JP2001309673A

JP2001309673A - アクチュエータと情報記録再生装置およびアクチュエータの製造方法

Info

Publication number: JP2001309673A
Application number: JP2001026991A
Authority: JP
Inventors: Yasusuke Irie; 庸介入江; Kazuo Yokoyama; 和夫横山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2001-11-02
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: US6724580B2; EP1126530A2; JP3611198B2; CN1174416C; US20010046107A1; CN1318837A; KR20010082699A; EP1126530A3; KR100392908B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】薄い膜厚のアクチュエータの圧電部材を、合成
樹脂製の形状保持板により補強することにより、剛性を
高めて共振周波数を調整する。【解決手段】アクチュエータは形状保持板(4)と、前記
形状保持板上に一体化して配置された圧電部材(1)と、
前記圧電部材(1)を挟み込むように形成された一対の電
極(2a,2b)とを備えたアクチュエータであって、前記形
状保持板(4)として合成樹脂を用いる。圧電素子を接着
剤を用いることなく素子化することができ、さらに素子
の微細化、自由な設計が可能である。また、従来の圧電
素子と比較して格段に変位を得ることができる。特に磁
気ヘッドなどのアクチュエータとして応用した場合、高
精度に制御可能なアクチュエータと情報記録再生装置を
実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、様々な電子部品な
どに用いられるアクチュエータとその製造方法及びアク
チュエータを用いた情報記録再生装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子を用いたデバイス（圧電マイク
ロアクチュエータ）としては、庄子らによる「集積化化
学分析システム用マイクロポンプの試作」電子情報通信
学会論文誌(C,vol.J71-C,No.12(1988),pp.1705-1711)に
示される通常閉止形のマイクロ弁や、マイクロポンプが
あげられる。また、縦効果形圧電アクチュエータの応用
例としては精密旋盤のダイヤモンド刃先の位置決めや、
走査トンネル顕微鏡の針の駆動等がある。このように圧
電素子をより小型化、高機能化する事によって、マイク
ロマシンやマイクロセンサ等への利用が検討されてお
り、これまで不可能とされてきた様々な分野において、
微小かつ精密な制御が可能となることが期待されてい
る。

【０００３】一方、HDD用のアクチュエータにおいて
は、HDD（ハードディスクドライブ）の高密度化にとも
なって、トラック幅の減少により、磁気ヘッドを媒体の
トラックに合わせる（位置決めする）ことが困難になり
つつある。

【０００４】従来の磁気ディスク装置において、磁気ヘ
ッドのシーク駆動はボイスコイルモーター（ＶＣＭ）ま
たはロータリー型ＶＣＭを用いて行われていた。

【０００５】そのような背景をもとに、位置決め精度を
向上させるためにHDD（ハードディスクドライブ）にお
いて、最近光ディスク関連（ＣＤ、ＭＯ、ＤＶＤなど）
で用いられているような２段式のアクチュエータの使用
の傾向がある。

【０００６】２段式のアクチュエータの方式としては、
静電方式、圧電方式、磁歪方式などが一般的に上げられ
る。

【０００７】このような２段式アクチュエータの一例
は、特開平９−２６５７３８号公報に提案されている。
これを図２４に示す。同図に示すようにヘッドスライダ
（図示なし）が固定されるヘッド支持機構(サスペンシ
ョン２５)が磁気ディスク装置の粗動アクチュエータ
（図示なし）に対して振動する構造が記載されている。
この提案では磁気ディスク装置のトラック密度の向上に
着目しており、図２４ではヘッドスライダーが固定され
ているヘッド支持機構(サスペンション２５)の粗動アク
チュエータとの固定部であるヘッドマウントブロック
（マウント部２２）の回転中心をはさんで一対のプレー
ナー型ピエゾ素子２３を組み込み、それらを差動させる
ことによりヘッド支持機構(サスペンション２５)を微小
に揺動させ、ヘッド支持機構の先端に固定されたヘッド
スライダー及びヘッド素子を微小変位させることができ
るようにしたものである。プレーナー型ピエゾ素子２３
は大きな変位を発生することはできないが、サスペンシ
ョン２５をヒンジ中心に微小回転させる事により、プレ
ーナー型ピエゾ素子２３の変位をヘッド素子位置では８
倍に拡大している。この提案では粗動アクチュエータの
位置決めとヘッド支持機構の微小な揺動によるヘッドス
ライダー及びヘッド素子の微小な位置決めを連動して行
うことにより、ヘッド素子のトラック幅方向の位置決め
精度が向上し、トラック密度を高くできると記載されて
いる。また、この位置決め機構はサスペンション２５、
マウント部２２、プレーナー型ピエゾ素子２３が別々に
形成された後、組立られたことが図２４から容易に推測
できる。

【０００８】以上のとおり従来技術の圧電素子は、一般
的に発生変位／素子サイズが小さく、構造によって変位
が拘束されてしまい変位／電圧（効率）が小さくなる問
題があった。また、圧電薄膜を用いた素子等の微細加工
を必要とする製造プロセスにおいては、微細加工や接着
剤などを用いることが困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題を解決するために、形状保持板材料として合成樹脂
を用いる構造を用いて素子効率の改善と加工精度を向上
したアクチュエータと情報記録再生装置およびアクチュ
エータの製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のアクチュエータは、形状保持板と、前記形
状保持板上に一体化して配置された圧電部材と、前記圧
電部材を挟み込むように形成された一対の電極とを備え
たアクチュエータであって、前記形状保持板が合成樹脂
であることを特徴とする。

【００１１】次に本発明の情報記録再生装置は、形状保
持板と、前記形状保持板上に一体化して配置された圧電
部材と、前記圧電部材を挟み込むように形成された一対
の電極とを備え、前記形状保持板が合成樹脂であるアク
チュエータを用い、さらに、ヘッドを搭載するスライダ
ーと、前記スライダーを介してヘッドを支持するヘッド
支持機構と、前記ヘッド支持機構を介してヘッドをトラ
ッキングするトラッキング手段を有し、前記ヘッド支持
機構が前記アクチュエータを備え、このアクチュエータ
を駆動することにより、前記ヘッドを微小に変位させる
ことを特徴とする。

【００１２】次に本発明のアクチュエータの第１番目の
製造方法は、形状保持板と、前記形状保持板上に一体化
して配置された圧電部材と、前記圧電部材を挟み込むよ
うに形成された一対の電極とを備え、前記形状保持板が
合成樹脂であるアクチュエータの製造方法であって、ア
クチュエータ形状に加工した基板に対して薄膜処理によ
り下部電極を形成し、圧電薄膜を形成し、上部電極を形
成し、次に合成樹脂からなる形状保持板を形成すること
を特徴とする。

【００１３】次に本発明のアクチュエータの第２番目の
製造方法は、形状保持板と、前記形状保持板上に一体化
して配置された圧電部材と、前記圧電部材を挟み込むよ
うに形成された一対の電極とを備え、前記形状保持板が
合成樹脂であるアクチュエータの製造方法であって、基
板に対して薄膜処理により下部電極を形成し、その後、
圧電薄膜を形成し、さらに上部電極を形成した後、基
板、下部電極、圧電薄膜及び上部電極をアクチュエータ
形状に加工し、次に合成樹脂からなる形状保持板を形成
することを特徴とする。

【００１４】次に本発明のアクチュエータの第３番目の
製造方法は、形状保持板と、前記形状保持板上に一体化
して配置された圧電部材と、前記圧電部材を挟み込むよ
うに形成された一対の電極とを備え、前記形状保持板が
合成樹脂であるアクチュエータの製造方法であって、基
板に前記下部電極、圧電薄膜及び上部電極を成膜した
後、リソグラフィー技術を用いてアクチュエータ形状に
加工し、前記下部電極、圧電薄膜及び上部電極を合成樹
脂で形成されたパターンに転写することを特徴とする。

【００１５】本発明によれば、圧電素子を接着剤を用い
ることなく素子化することができ、さらに素子の微細
化、自由な設計が可能である。また、従来の圧電素子と
比較して格段に変位を得ることができる。特に磁気ヘッ
ドなどのアクチュエータとして応用した場合、高精度に
制御可能なアクチュエータと情報記録再生装置を実現す
ることができる。また、共振周波数が低く高速制御が困
難な場合に小型化が必要となるが、小型化しても変位／
電圧（効率）を効率よく取り出すことができる。また、
薄膜化することで消費電力も下げることが可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の圧電薄膜式アクチュエー
タおよびアクチュエータ機構、情報記録再生装置は以下
の手段を用いて問題解決を行う。まず、アクチュエータ
機構の単純構成は圧電薄膜、圧電薄膜を挟み込むように
形成された一対の電極、薄膜を支持する形状保持板、デ
バイスとして機能するために必要な固定材からなる。

【００１７】特に形状保持板部には合成樹脂からなるプ
ラスチック材料を用いる。この構成を用いることで圧電
薄膜の形状保持板部を柔軟構造にできるために、実質の
変位も大きくする事が可能になる。デバイスとして機械
的強度が低い場合には、圧電薄膜を挟み込むように形成
された電極と形状保持板の間か形状保持板の外側（圧電
薄膜と反対の面）、または形状保持板と反対の面の電極
上に薄い金属膜、酸化膜を補強材として挿入する。また
は形状保持板部を構成する合成樹脂の厚みを厚くする。
または、圧電素子を両面から合成樹脂で包むように形成
する。

【００１８】更に機械的強度が足らない場合には、圧電
素子である駆動部に他の部品を用いて強度の足らない部
分の補強を行う。このようにアクチュエータとして動作
する役割部分と機械的強度を高める役割部分を別々に形
成し、組み合わせる。

【００１９】電極及び電極引き出し線は、形状保持板を
構成する合成樹脂にスルーホールを空けて取り出す。こ
のような構成によって、圧電薄膜の厚み方向のたわみを
駆動手段として用いることが可能である。

【００２０】また、これらはリソグラフィー技術を用い
て作製するために非常に微細な構造が実現でき、合成樹
脂を付随する事で一つの素子として単独に扱う事が可能
となる。そのため、複雑な構造を作製することが可能
で、例えばバイモルフ構造や積層構造、駆動合成構造
等、単一素子を組み合わせるだけで二次元、三次元構造
のあらゆる構成の圧電素子を実現できる。圧電素子を固
定材に固定すればアクチュエータとして機能する。

【００２１】以上の構成の圧電素子は最も単純な構成の
圧電素子を作製し、それらを組み合わせて多様な構成を
実現する手段であるが、リソグラフィー技術を用いて素
子部を作製するときに素子部を二つ以上組み合わせて合
成樹脂を付随することで上記構造やそれぞれの単一素子
の合成を駆動に生かした圧電素子を一体形成する事も可
能である。

【００２２】次にハードディスクドライブ等のアクチュ
エータに応用する場合のアクチュエータ機構についての
解決手段を説明する。

【００２３】位置決め精度を向上させる必要性があると
いう問題については、大きな動きの得られる（ストロー
クを稼げる）アクチュエータを駆動源として変位縮小機
構によりヘッド素子を保持するスライダーを回転駆動さ
せる構造をとる。前記において、大きな動きの得られる
アクチュエータとは上記で述べた合成樹脂を付随する構
造のアクチュエータを示す。

【００２４】具体的にはヘッド支持機構のサスペンショ
ンとスライダー部の中間に当たる位置にアクチュエータ
を構成する少なくとも二つの駆動素子をディスク面に対
して垂直かつサスペンションの長手方向の中心線に沿っ
た面に面対称となるように配置する。

【００２５】スライダー部はディスクが回転するとその
風圧で数十nm浮上する。このときディスクの回転速度が
速くなればなるほどスライダーとディスクとの間におお
よそ数ｍＮ（ミリニュートン）の空気粘性摩擦力（スラ
イダーがディスクの回転方向に引っ張られる現象によっ
て生じる摩擦力）が生じる。粘性摩擦力によってスライ
ダーがディスクの回転方向に引っ張られると、副微小駆
動手段の駆動素子を有するサスペンションも、剛性が低
い場合にはディスクの回転方向に引っ張られ、スライダ
ーの浮上量が不安定になるとともに副微小駆動手段も制
御不可能になってしまう。そこで、サスペンションの剛
性と副微小駆動手段の制御性の点からそれぞれの駆動素
子はディスクに対して垂直かつサスペンションの長手方
向の中心線に沿った面と成す角度が１５度以上になる角
度で配置される。その両方の駆動素子に逆位相の電圧を
印可して動作させることによりスライダーを取り付けた
ヘッド支持機構を回転させ、ヘッド素子が構成されたス
ライダーをディスク面に対して平行方向に回転させる事
ができ高精度な位置決めが可能となる。このような構成
は駆動素子部の形状保持板を柔軟な材料で構成している
ため圧電素子のたわみ方向及びディスク面に垂直な方向
の機械的強度が低くなる。

【００２６】圧電素子部の機械強度が低い場合には、上
記で述べたように圧電薄膜を挟み込むように形成された
電極と形状保持板の間か、形状保持板の外側（圧電薄膜
と反対の面）、または形状保持板と反対の面の電極上に
薄い金属膜、酸化膜などを補強材として挿入する。また
は形状保持板部を構成する合成樹脂の厚みを厚くする。
または、圧電素子を両面から合成樹脂で包むように形成
する。

【００２７】更に機械的強度が足らない場合には、圧電
素子である駆動部に他の部品を用いて強度の足らない部
分の補強を行う。このようにアクチュエータとして動作
する役割部分と機械的強度を高める役割部分を別々に構
成し、組み合わせることで機械的強度を低下させること
なく駆動変位を大きくできる。

【００２８】アクチュエータ機構の別の構造としては、
ヘッド支持機構のサスペンションとスライダー部の中間
に当たる位置にアクチュエータを構成する少なくとも二
つの駆動素子（圧電素子）をディスク面に対して平行に
配置する。構造的には、両持ち梁的な構造をとり、１つ
の孔部を設けることにより、固定部と、可動部と、これ
らを接続する少なくとも２つの梁部とを一体的に形成
し、少なくとも１つの梁部の少なくとも一部に、固定部
と可動部とを結ぶ方向の伸縮（厚み方向のたわみ）が生
じるように電極層（図示せず）を設けて変位発生部を構
成し、変位発生部の伸縮（厚み方向のたわみ）に伴い発
生する固定部に対する可動部の変位が、板状体の面内に
おける弧状変位または回転変位となるように構成する。
特に駆動部分の圧電素子の形状保持板を少なくとも合成
樹脂を用いて作製し、非常に柔軟性を持たせて大きな変
位を得る。具体的にはヘッド支持機構のサスペンション
とスライダー部の中間に当たる位置に配置され、片方の
固定部をサスペンションに、もう片方をスライダー部に
固定する。

【００２９】この構造の場合、圧電素子部に関して特に
ディスク面に対して垂直方向（重力方向）の機械的強度
が低く、更にスライダーをアクチュエータで支える構造
をとるためにこの方向の機械的強度がかなり要求され
る。圧電素子部の機械強度が低い場合には、上記で述べ
たように圧電薄膜を挟み込むように形成された電極と形
状保持板の間か形状保持板の外側（圧電薄膜と反対の
面）、または形状保持板と反対の面の電極上に薄い金属
膜、酸化膜を補強剤として挿入する。または形状保持板
部を構成する合成樹脂の厚みを厚くする。または、圧電
素子を両面から合成樹脂で包むように形成する。

【００３０】更に機械的強度が足らない場合には、圧電
素子である駆動部に他の部品を用いて強度の足らない部
分の補強を行う。このようにアクチュエータとして動作
する役割部分と機械的強度を高める役割部分を別々に構
成し、組み合わせる。

【００３１】駆動時のトルクが足らない場合には、この
ような構造のアクチュエータを組み合わせることで積層
構造、駆動合成構造等を作製することが可能で二次元、
三次元構造を用いたのあらゆる構成の圧電薄膜アクチュ
エータを実現できる。

【００３２】また、このように機械的強度と変位の相互
関係にあまり捕らわれる事なくアクチュエータ機構の構
造設計が可能である。

【００３３】次に構造に伴って変位が拘束されてしまい
変位／電圧（効率）が小さくなる欠点を解決する手段に
ついて説明する。

【００３４】アクチュエータ部の駆動素子の駆動方向と
ヘッド素子が形成されているスライダー部の変位方向が
殆ど平行方向となるような構成にすることで駆動素子が
発生させる変位をヘッド素子を具備するするスライダー
に効率よく伝える事ができる。一般的に、駆動変位と剛
性（機械的強度）は逆比例の関係にあり、駆動変位を大
きくしようとすると剛性を低下させなければならず、逆
に剛性を高めれば駆動変位を低下させる。この一番の原
因はスライダーを重力に逆らって支持する部材とディス
クから受ける粘性摩擦力に耐えうる剛性部材、主駆動部
が駆動から停止に至る時の慣性力に耐えうる剛性部材な
どの部材と変位を発生させる駆動部の部材を同じ部材で
構成するために生じる。従って、圧電素子部を単独で扱
えるデバイスとする事で他の剛性部材と組み合わせるこ
とが可能となり、剛性が高くても駆動変位の大きなアク
チュエータが実現できる。

【００３５】特に圧電素子部の形状保持板に少なくとも
合成樹脂を使用することで非常に圧電素子部が柔軟な構
造になるため駆動時の拘束による損失をこの部分が吸収
して変位低下を最小限にすることが可能となる。

【００３６】共振周波数が低く高速制御が困難な問題
は、上記構造を用いることで図２４の従来例と比べて駆
動素子が小さくても十分な変位／電圧が得られるため、
共振周波数も高く設定でき高速高精度な制御が可能とな
る。

【００３７】更に、合成樹脂を形状保持板部以外のとこ
ろにもコーティングする事で共振を抑える事が可能とな
る。

【００３８】駆動電圧が大きく消費電力およびヘッド素
子に影響を与える問題については、上記構造を用い、圧
電材料を薄膜化することで十分な変位／電圧（約１μｍ
／±３〜５Ｖ）が得られるため、従来例と比べても低消
費電力が可能であり、またヘッド素子に与える影響も少
なくできる。

【００３９】その上、薄膜を用いるため薄膜プロセス、
リソグラフィー技術を利用することが可能であり、この
プロセスによって電極、配線も一括作製が可能となる。

【００４０】圧電素子を駆動するための配線について
は、リソグラフィー技術を用いて素子部の圧電薄膜を加
工するのと同時に形成する。圧電薄膜を所定の形状に加
工後、合成樹脂を塗布し、素子の形状保持板、保護層、
絶縁層として用いるためにパターニングする。合成樹脂
をベークし、硬化させた後、メッキ用レジストを塗布、
パターン化する。そのパターンを用いて導体をメッキし
配線を形成する。メッキ用レジスト除去した後、カバー
用の合成樹脂を塗布、パターン化し、硬化させる。この
ような合成樹脂で配線を挟み込むような構造や、合成樹
脂を圧電素子の保護や基材とする構造を用いることで、
圧電素子が形成されている基板を圧電素子から除去して
も合成樹脂が形状保持板、保護材または圧電薄膜（圧電
素子）の基材として置き換わることで形状が保たれる。
また、配線も同時に形成されているために駆動素子単体
として扱え、素子単独での動作が可能であり、他の部材
等に接着剤等で接着して使用することも可能である。

【００４１】また、配線部分を少なくとも合成樹脂／導
電体（配線材）／合成樹脂の構造にすることで、柔軟な
配線構造が可能となる。この構造によって圧電素子を形
成する同一面上でなくとも配線を取り出すことが可能で
ある。

【００４２】更に、圧電素子を形成した基板がステンレ
ス等の金属のように柔軟な場合や接着した部材などが柔
軟な性質を持つ場合には、基板ごと折り曲げることで三
次元的な立体構造においても配線を取り出すことが可能
である。

【００４３】次に製造法に関して説明を行う。製造法と
しては、圧電薄膜を作製するのに使用する基板の加工状
態によってその作製プロセスが異なるので使用する基板
によって以下に説明する。

【００４４】（加工基板）基板をあらかじめアクチュエ
ータ形状に加工してある場合は、圧電薄膜の作製はスパ
ッタなどを用いて直接基板に成膜を行う。膜構成として
は、下部電極、圧電薄膜、上部電極となる（以下この構
成を圧電素子と呼ぶ）。その場合、成膜された圧電薄膜
及び下部電極、上部電極の加工は、成膜時にメタルマス
クなどを用いてパターン化するか、成膜後、リソグラフ
ィー技術を用いてドライエッチングかウエットエッチン
グで加工を行っても良い。

【００４５】素子加工後、配線の形成を行う。基板が導
電性物質の場合、下部電極は基板と接しているので基板
を通じて電極を取り出す。一方、上部電極は絶縁層とな
るベースの合成樹脂を塗布し、配線を取り出す形状にな
るようにパターン化し硬化させる。圧電素子の上部電極
と導通を取るためにベースの合成樹脂には上部電極の一
部分にスルーホールを形成しておく。絶縁層であるベー
スの合成樹脂の上に銅メッキ用のシード層Cr／Cuをスパ
ッタし、その後レジストを用いて銅メッキ用のパターン
を形成する。このパターンを用いて電解メッキ法によっ
て銅メッキを約２〜１０μｍ形成し、メッキ用のレジス
トを除去後、カバー用の合成樹脂を塗布、パターン化、
硬化させる。

【００４６】基板が導電性物質でない場合には、圧電薄
膜、上部電極を加工する際に、下部電極上の圧電薄膜、
上部電極部分を部分的に除去した構成にしてその上部電
極、圧電薄膜の除去された部分から下部電極を取り出す
構成にする。素子上に合成樹脂を塗布し、パターン化、
硬化させる。このとき下部電極および上部電極を取り出
すためのスルーホールを同時に形成しておく。絶縁層で
あるベースの合成樹脂の上に銅メッキ用のシード層Cr／
Cuをスパッタし、その後レジストを用いて銅メッキ用の
パターンを形成する。このパターンを用いて電解メッキ
法によって銅メッキを約２〜１０μｍ形成し、メッキ用
のレジストを除去後、カバー用の合成樹脂を塗布、パタ
ーン化、硬化させる。

【００４７】次に基板の加工を行う。基板の加工は圧電
素子部の形状保持板部分を加工する部分加工と基板全て
を加工する全加工に分けられる。部分加工の場合には、
加工を行う面の形状保持板部付近を除いて加工用の合成
樹脂をスピンナー法（スピンコータ）、ロール法、浸漬
法、スプレイ法、インクジェット法などを用いて両面塗
布する。塗布方法としては場合によって使い分け、例え
ば膜厚の制御があまり必要でない場合は浸漬法またはロ
ール法を使用し、膜厚の制御が必要な場合にはスピンナ
ー法（スピンコータ）またはスプレイ法を使用するのが
望ましい。また、塗布材料を効率よく塗布する場合や、
部分的に塗布したい場合にはインクジェット法を使用す
るのが望ましい。

【００４８】基板加工用に合成樹脂をパターン化するた
めに合成樹脂を部分的に除去する方法としては、例えば
感光性の合成樹脂の場合には露光、現像などのパターン
技術を用いたり、レーザー加工を用いてその部分だけ合
成樹脂を除去してもよい。加工する部分の合成樹脂を除
去できる方法ならばどんな方法でも良い。

【００４９】その後、ウエットエッチングを用いて基板
の合成樹脂がコーティングされていない部分の加工を行
う。

【００５０】加工方法としては、基板のある厚みだけ残
して加工するハーフエッチングと基板を全て除去する方
法がある。これは、必要とされる剛性と変位でどちらを
選んでもかまわない。

【００５１】次に、部分エッチングではなく基板全部を
エッチングして取り除いてしまう方法を説明する。ま
ず、圧電素子が成膜されている基板面に合成樹脂を塗布
する。ここまでの工程は上記部分加工時の工程と同じで
ある。その後に基板を全てエッチングによって取り除
く。基板を全て除去する場合には、エッチング液に対し
て下部電極のＰｔ層がエッチングのストッパとなる。こ
れによって、圧電素子は基板から合成樹脂で形成された
合成樹脂層に転写された形になる。合成樹脂は比較的密
着性がよく、このような工法を用いれば接着剤を使用す
ることなく容易に圧電素子の転写が可能となる。この時
同時に上記で説明した配線を形成しておくと配線の取り
出しが非常に簡単であり、素子単体として取り扱うこと
が可能となる。また、圧電薄膜形成面と異なった面への
配線取り出しや、３次元的な立体構造などの形成を可能
にする。

【００５２】以上簡単に製造方法を述べたが、最も重要
な点は基板をエッチングする場合に圧電素子の側面も含
めて圧電素子部がダメージを受けないように合成樹脂で
覆う事である。圧電薄膜を成膜する基板は通常、圧電薄
膜に比べ厚みが厚いためウエットエッチングが一般的に
用いられる。エッチング液としては強酸性、強アルカリ
性のエッチング液が用いられるため、圧電薄膜までもエ
ッチングしてしまうため、合成樹脂を用いて覆う必要が
ある。圧電素子駆動用の電極および配線は基板エッチン
グ前にあらかじめリソグラフィー技術を用いてパターニ
ングし形成する。このとき合成樹脂は絶縁層としても用
いられ駆動配線の一体形成を可能とする。以上簡単に加
工基板を用いた場合の製造法を説明したが、この場合、
パターン形状の大体のところは、加工基板の形状で決ま
る。

【００５３】配線は圧電素子に合成樹脂を塗布して、パ
ターニングする時に下部、上部電極の一部分にスルーホ
ールを空け、そのスルーホールを用いて電極を取り出し
配線部を形成する。電極形成方法としてはスパッタ、蒸
着などで、Ｐｔ、Ａｕなどの電極材料を成膜した後配線
パターン形状に加工してもよいし、またはメッキ法など
で形成してもよい。

【００５４】素子部の剛性が足らない場合は、あらかじ
め圧電素子成膜時に補強材として金属膜や酸化膜などを
数ミクロン成膜するか、メッキ法で形成する。または合
成樹脂の厚みを厚くしても良い。

【００５５】（非加工基板）あらかじめアクチュエータ
形状に加工されていない基板を用いる場合の製造法につ
いて説明する。

【００５６】加工されていない基板を用いる場合には、
成膜後圧電素子を加工した後に基板をアクチュエータ形
状に加工して基板を全てまたは部分的に残す製造法と基
板はすべて除去する製造法がある。

【００５７】まず、基板を全て除去する場合について説
明する。基板に圧電素子部（下部電極／圧電薄膜／上部
電極構成）を成膜、加工する。素子加工後、配線の形成
を行う。基板が導電性物質の場合、下部電極は基板と接
しているので基板を通じて電極を取り出す。一方、上部
電極は絶縁層となるベースの合成樹脂を塗布し、配線を
取り出す形状になるようにパターン化し硬化させる。圧
電素子の上部電極と導通を取るためにベースの合成樹脂
には上部電極の一部分にスルーホールを形成しておく。
絶縁層であるベースの合成樹脂の上に銅メッキ用のシー
ド層Cr／Cuをスパッタし、その後レジストを用いて銅メ
ッキ用のパターンを形成する。このパターンを用いて電
解メッキ法によって銅メッキを約２〜１０μｍ形成し、
メッキ用のレジストを除去後、カバー用の合成樹脂を塗
布、パターン化、硬化させる。

【００５８】基板が導電性物質でない場合には、圧電薄
膜、上部電極を加工する際に、下部電極上の圧電薄膜、
上部電極部分を部分的に除去した構成にしてその上部電
極、圧電薄膜の除去された部分から下部電極を取り出す
構成にする。素子上に合成樹脂を塗布し、パターン化、
硬化させる。このとき下部電極および上部電極を取り出
すためのスルーホールを同時に形成しておく。絶縁層で
あるベースの合成樹脂の上に銅メッキ用のシード層Cr／
Cuをスパッタし、その後レジストを用いて銅メッキ用の
パターンを形成する。このパターンを用いて電解メッキ
法によって銅メッキを約２〜１０μｍ形成し、メッキ用
のレジストを除去後、カバー用の合成樹脂を塗布、パタ
ーン化、硬化させる。

【００５９】次に基板の加工を行う。基板を全て除去す
る場合には、基板の表面に圧電素子が形成され、その上
に加工用の合成樹脂をスピンナー法（スピンコータ）、
ロール法、浸漬法、スプレイ法、インクジェット法など
を用いて片面塗布する。基板加工用に合成樹脂をパター
ン化するための合成樹脂を部分的に除去する方法として
は、例えば感光性の合成樹脂の場合には露光、現像など
のリソグラフィーのパターン技術を用いたり、レーザー
加工を用いてその部分だけ合成樹脂を除去してもよい。
加工する部分の合成樹脂を除去できる方法ならばどんな
方法でも良い。このときリソグラフィー技術を用いた製
造法を使用することで圧電素子の配置は圧電素子加工時
にアクチュエータ形状は合成樹脂のパターン形状作製時
に自由に形成できる。従って、複雑な形状や多様な構成
を作製することが可能となる。この時同時に上記で説明
した配線を形成しておくと配線の取り出しが非常に簡単
であり、素子単体として取り扱うことが可能となる。ま
た、圧電薄膜形成面と異なった面への配線取り出しや、
３次元的な立体構造などの形成を可能にする。

【００６０】そして、ウエットエッチング等を用いて基
板の合成樹脂がコーティングされていない部分の加工、
すなわち基板を全て除去する。基板を全て除去する場合
には、エッチング液に対して下部電極のＰｔ層がエッチ
ングのストッパとなる。これによって、圧電素子は基板
から合成樹脂で形成された合成樹脂層に転写された形に
なる。合成樹脂は比較的密着性がよく、このような工法
を用いれば接着剤を使用することなく容易に圧電素子の
転写が可能となる。特にポリイミドを含む樹脂を焼き付
けた場合は、振動板との密着性がよい。

【００６１】以上簡単に製造方法を述べたが、最も重要
な点は基板をエッチングする場合に圧電素子の側面も含
めて圧電素子部がダメージを受けないように合成樹脂で
覆う事である。圧電薄膜を成膜する基板は通常、圧電薄
膜に比べ厚みが厚いためウエットエッチングが一般的に
用いられる。エッチング液としては強酸性、強アルカリ
性のエッチング液が用いられるため、圧電薄膜までもエ
ッチングしてしまうため、合成樹脂を用いて覆う必要が
ある。圧電素子駆動用の電極および配線は基板エッチン
グ前にあらかじめリソグラフィー技術を用いてパターニ
ングし形成する。このとき合成樹脂は絶縁層としても用
いられ駆動配線の一体形成を可能とする。

【００６２】次に基板を残す製造法について説明する。

【００６３】基板を残す方法としては二通りの方法があ
る。一つはパターン形状の通り全てを残す方法であり、
もう一つは残す厚みを変える方法である。

【００６４】基板をパターン形状通り全て残す方法とし
ては、基板に圧電素子部（下部電極／圧電薄膜／上部電
極構成）を成膜、加工する。素子加工後、配線の形成を
行う。基板が導電性物質の場合、下部電極は基板と接し
ているので基板を通じて電極を取り出す。一方、上部電
極は絶縁層となるベースの合成樹脂を塗布し、配線を取
り出す形状になるようにパターン化し硬化させる。圧電
素子の上部電極と導通を取るためにベースの合成樹脂に
は上部電極の一部分にスルーホールを形成しておく。絶
縁層であるベースの合成樹脂の上に銅メッキ用のシード
層Cr／Cuをスパッタし、その後レジストを用いて銅メッ
キ用のパターンを形成する。このパターンを用いて電解
メッキ法によって銅メッキを約２〜１０μｍ形成し、メ
ッキ用のレジストを除去後、カバー用の合成樹脂を塗
布、パターン化、硬化させる。

【００６５】基板が導電性物質でない場合には、圧電薄
膜、上部電極を加工する際に、下部電極上の圧電薄膜、
上部電極部分を部分的に除去した構成にしてその上部電
極、圧電薄膜の除去された部分から下部電極を取り出す
構成にする。素子上に合成樹脂を塗布し、パターン化
し、硬化させる。このとき下部電極および上部電極を取
り出すためのスルーホールを同時に形成しておく。絶縁
層であるベースの合成樹脂の上に銅メッキ用のシード層
Cr／Cuをスパッタし、その後レジストを用いて銅メッキ
用のパターンを形成する。このパターンを用いて電解メ
ッキ法によって銅メッキを約２〜１０μｍ形成し、メッ
キ用のレジストを除去後、カバー用の合成樹脂を塗布
し、パターン化させ、硬化させる。

【００６６】次に基板の加工を行う。基板の圧電素子が
形成されている面に合成樹脂をスピンナー法（スピンコ
ータ）、ロール法、浸漬法、スプレイ法、インクジェッ
ト法などを用いて片面塗布する。基板加工用に合成樹脂
をパターン化するための合成樹脂を部分的に除去する方
法としては、例えば感光性の合成樹脂の場合には露光、
現像などのリソグラフィーのパターン技術を用いたり、
レーザー加工を用いてその部分だけ合成樹脂を除去して
もよい。加工する部分の合成樹脂を除去できる方法なら
ばどんな方法でも良い。そして、ウエットエッチングを
用いて基板の合成樹脂がコーティングされていない部分
の加工を行う。この場合、合成樹脂は片面のみ塗布され
ているので合成樹脂が塗布されていない面は、保護テー
プや保護フイルムなどを張ってエッチング液などに直接
触れないようにする。また基板のエッチングを高速、高
精度で行いたい場合には、圧電素子形成面とは反対の面
にも合成樹脂を塗布して、両面露光機などを用いて両面
にパターンを作製し、両面からエッチングを行う。

【００６７】もう一つの方法で基板の厚みを変える方法
は、圧電素子作製、配線形成、合成樹脂を塗布する方
法、基板をエッチングする方法は上記と同様な工法であ
る。次に、圧電素子が形成されていない面の合成樹脂を
除去し、再度ウエットエッチング等を用いて望みの厚さ
までエッチングを行う。また部分的に厚みを変えたい場
合には、再度合成樹脂でパターンを形成し、基板のエッ
チングを行えばよい。

【００６８】以上簡単に製造方法を述べたが、最も重要
な点は基板をエッチングする場合に圧電素子の側面も含
めて圧電素子部がダメージを受けないように合成樹脂で
覆う事である。圧電薄膜を成膜する基板は通常、圧電薄
膜に比べ厚みが厚いためウエットエッチングが一般的に
用いられる。エッチング液としては強酸性、強アルカリ
性のエッチング液が用いられるため、圧電薄膜までもエ
ッチングしてしまうため、合成樹脂を用いて覆う必要が
ある。圧電素子駆動用の電極および配線は基板エッチン
グ前にあらかじめリソグラフィー技術を用いてパターニ
ングし形成する。このとき合成樹脂は絶縁層としても用
いられ駆動配線の一体形成を可能とする。また、圧電薄
膜形成面と異なった面への配線取り出しや、３次元的な
立体構造などの形成を可能にする。

【００６９】（合成樹脂）有機系の合成樹脂を更に詳細
に区別すると、プラスチック（熱可塑性樹脂、熱硬化性
樹脂、プラスチック二次製品（フイルム、シート、各種
フォーム、接着剤、塗料）を含む）、合成繊維（ナイロ
ン、ポリエステル、アクリル等）、合成ゴム（ジエン
系、非ジエン系、熱可塑性エラストマー等）その他（高
吸水性樹脂、合成紙、合成皮革、イオン交換樹脂、イオ
ン交換膜、生分解性ポリマー等）に分類される。

【００７０】この中でも特に望ましいものは、プラスチ
ックに分類される合成樹脂である。例えば、プラスチッ
クに分類されるものとしては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹
脂、プラスチック二次製品の形態をとる合成樹脂であ
る。具体的なものとしては、レジストとしてフォトレジ
スト（ジアゾナフトキノン−ノボラック樹脂、ポリメチ
ルメタクリレート、メチルメタクリレートを含む共重合
体、ポリメチルイソプロペニルケトン、環化ポリイソプ
レーン−アジド化合物系レジスト、フェノール樹脂-ア
ジド化合物系レジスト、主鎖切断型電子線ポジレジス
ト、溶解抑制型電子線レジスト、架橋型電子線ネガレジ
スト、エポキシ系ネガ型電子線レジスト、ポリエチレン
系ネガ型電子線レジスト、アルカリ水溶液現像ネガ型電
子線レジスト、化学増幅系レジスト等）やプリント配線
板などに用いられるドライフイルムレジスト、メッキ用
レジスト、ＥＤレジスト、ＬＤＩレジスト、ポリイミ
ド、ポリベンゾオキサゾール樹脂系があげられる。特に
この中でも低吸水性のものが望ましく、ポリイミド樹脂
を含むポジ型感光性樹脂及びポリベンゾオキサゾール樹
脂から選ばれる少なくとも一つの樹脂が好ましい。特に
ポリイミド樹脂を含むポジ型感光性樹脂は、住友ベーク
ライト社製商品名「CRC‐8000」シリーズが好ましい。
この樹脂はプリベーク120℃／4分間、露光量250mJ/cm
²(「CRC‐8200」の場合)−400mJ/cm²(「CRC‐8300」の
場合)、最終硬化150℃／30分−320℃／30分の条件で焼
き付けることにより振動板に一体化できる。

【００７１】なお、例としてあげた材料は一例であっ
て、合成樹脂であれば問題ない。

【００７２】以下、本発明の実施の形態について、図１
Ａから図８Ｊを用いて説明する。

【００７３】（実施の形態１）図１Ａ〜図１Ｄに本発明
の圧電式アクチュエータの簡易断面図を示す。短冊状の
圧電薄膜１とその圧電薄膜１を挟み込むように積層され
た下部電極２a、上部電極２ｂで形成された圧電素子３
は合成樹脂４を形状保持板とし、また、合成樹脂４は圧
電素子３を包み込むように配置されている。圧電素子３
の一方の端は下部電極２aを介して固定部５に固定され
ている。下部電極２aは固定部５が導電体の場合、固定
部５を介して引き出され、固定部５が絶縁体の場合、固
定部５上に引き出し線６を形成して取り出される。上部
電極２ｂは形状保持板である合成樹脂４を絶縁層として
スルーホール７を介して上部電極引き出し線６に接続さ
れる。固定部５と反対の端には動作させる対象物８が取
り付けられる。

【００７４】図１Ａは、圧電素子３を形成する基板部分
がエッチング等の方法により除去され、合成樹脂４を形
状保持板とした構造を示す。

【００７５】図１Ｂは、圧電素子３を形成する基板部分
がエッチング等の方法を用いて除去され、合成樹脂４を
形状保持板とし、さらに保護層として圧電素子３のエッ
チング部分に合成樹脂４を塗布した構造を示す。

【００７６】図１Ｃは、圧電素子３を形成する基板がエ
ッチング等の方法により一部分だけ薄く加工され、合成
樹脂４と基板の残りを形状保持板とした構造を示す。

【００７７】図１Ｄは、固定部５が絶縁体、または固定
部が導電体であっても直接電圧を印可したくない場合の
構造の一例を示す。固定部５が絶縁体である場合、固定
部５上の合成樹脂４を形成しないで直接固定部５上に引
き出し線６を形成してもよい。また、固定部５が導電体
である場合は、図１Ｄに示すように、合成樹脂４を固定
部５上に形成し、その上に引き出し線６を形成する。な
お、図１Ｄには、圧電素子３の基板は全て除去し、保護
層の合成樹脂４を形成した構成になっているが、合成樹
脂４を形成しない図１Ａの構造や、圧電素子３の基板の
一部分を除去した図１Ｃの構造でも同様に下部電極２a
を図１Ｄのように引き出すことが可能である。

【００７８】形状保持板である合成樹脂４だけでは剛性
が低い場合には図１Ｅ〜図１Ｇに示すように補強材３０
を付加してもよい。図１Ｅは上部電極２ｂと合成樹脂４
の間に補強材３０を付加した場合を示す。図１Ｆは形状
保持板である合成樹脂４の上に補強材３０を付加した場
合を示す。図１Ｇは下部電極２ａの下に補強材３０を付
加した場合を示す。補強材としては、金属膜、酸化物膜
などである。成膜方法としては、スパッタ法、蒸着法、
メッキ法などを用いる。厚みは約１〜５μｍ程度が好ま
しい。

【００７９】また図１Ｄで示されるように、圧電素子を
両面から合成樹脂で包み込むように形成するか、形状保
持板である合成樹脂４の厚みを厚くしてもよい。合成樹
脂４の塗布法は、スピンナー法（スピンコータ）、ロー
ル法、浸漬法、スプレイ法、インクジェット法などが好
ましい。

【００８０】次に図２Ａ〜図２Ｃを用いて動作を示す。
図２Ａは印可電圧を加えていない状態を示す。図２Ｂ
は、上部電極に（＋）、下部電極に（−）の印可電圧を
加えた状態を示し、図２Ｃは、上部電極に（−）、下部
電極に（＋）の印可電圧を加えた状態を示す。図２Ｂの
場合、印可電圧を加えるとΔｘとΔｙの変位が得られ
る。また、図２Ｃの場合、印可電圧を加えるとΔｘと図
２Ｂの場合とは逆方向のΔｙの変位が得られる。Δｘの
好ましい変位長さは１−５μｍの範囲であり、Δｙの好
ましい変位長さは１０−３０μｍの範囲である。また、
アクチュエータ２本を三角形の２辺のように用いた場合
は、トラッキング方向に対して１−２μｍの範囲動くの
が好ましい。

【００８１】上記動作は圧電薄膜の主に厚み方向のたわ
みを利用して、変位を得ることから比較的大きな変位を
得ることが可能である。また、駆動周波数を高くするこ
とで、高速・高精度な制御が可能である。

【００８２】以上が本発明の圧電式アクチュエータの簡
易構造とその動作状態である。

【００８３】（実施の形態２）図３Ａ〜Ｌに実施の形態
１で示した圧電式アクチュエータの製造法を示す。ま
ず、図３Ａ〜Ｌはアクチュエータ形状に加工した基板に
直接成膜し、基板全体を除去した場合の製造法を示す。
この場合、あらかじめ基板自体をアクチュエータ形状に
加工し、その後圧電薄膜の成膜を行い、さらに部分的な
加工を施す工程を示す。そのため、使用される基板４０
は、第１に成膜時の成膜温度である約５００℃以上でも
形状を保つことが可能なことが必要である。そして第２
にアクチュエータとして加工し易いことがあげられる。
使用する基板４０としては、主に金属基板が望ましく、
主にステンレス、アルミニウム、銅、チタニウムなどが
主成分である基板が成膜温度、加工性などから望まし
い。また、酸化マグネシウム（MgO）、結晶ガラスなど
も好ましい。

【００８４】基板４０をアクチュエータ形状に加工する
場合には、エッチング、成形、プレス法を用いて加工す
る。コスト面でいえば成形、プレス法などが有利である
が、加工精度面においてはエッチング加工が有利であ
る。どの加工法を用いるかは、そのときに加工を必要と
する対象物の加工精度とコスト面で選択すればよい。

【００８５】次に成膜について説明する。成膜について
は、成膜後圧電薄膜を素子形状に加工する方法と成膜時
にメタルマスクなどを用いて必要なところ以外は圧電薄
膜をつけないようにする方法がある。成膜については、
メタルマスクをあらかじめセットして成膜するか、加工
基板全体に成膜するかの違いである。図３Ａ〜Ｌを用い
て、メタルマスクを使わない場合と使う場合を説明す
る。

【００８６】まず、メタルマスクを用いない場合の成膜
法を図３Ａ〜Ｆに示す。加工基板を基板ホルダーにセッ
トした後、スパッタ装置のチャンバー内に入れて真空状
態にする。基板温度が約５００℃以上になったことを確
認して、付着層９であるチタニウム（Ｔｉ）を膜厚50n
m、下部電極２ａを兼ねる白金（Ｐｔ）を膜厚約50〜200
nmで成膜する。チタニウム（Ｔｉ）９は基板４０と白金
（Ｐｔ）の付着強度を高めるために用いられる。このた
め、基板４０とＰｔ層の付着強度が高い場合にはチタニ
ウム（Ｔｉ）を成膜しないで、基板上に直接白金（Ｐ
ｔ）を成膜しても良い。次に圧電薄膜１であるチタン酸
鉛系のPbZrTiO₃の結晶配向を助ける下地層１０のPbLiTi
を10〜50nmの膜厚で成膜する。その後、圧電薄膜１のPb
ZrTiO₃を１〜６μｍ成膜する。PbZrTiO₃の膜厚はアクチ
ュエータ化したときに必要とされるトルクによって変わ
る。圧電薄膜のトルクは同じ面積の場合、厚みに正比例
して大きくなる。PbZrTiO₃（ＰＬＴ膜）を成膜後、上部
電極２ｂである白金（Ｐｔ）またはＡｕ（金）を100〜2
00nmの厚みに成膜する。

【００８７】次にメタルマスクを用いて成膜する場合の
成膜法を図３Ｇ〜Ｌに示す。加工基板を基板ホルダーに
セットした後、その上からメタルマスク１１をセットす
る。このとき、位置決めを位置決めピンなどを用いて正
確に行う。基板ホルダーにネジ止めなどで固定した後、
スパッタ装置のチャンバー内に入れて真空状態にする。
基板温度が約５００℃以上になったことを確認して、付
着層９であるチタニウム（Ｔｉ）を厚さ50nm、下部電極
２ａを兼ねる白金（Ｐｔ）を約50〜200nmの厚みに成膜
する。チタニウム（Ｔｉ）９は基板４０と白金（Ｐｔ）
の付着強度を高めるために用いられる。このため、基板
４０とＰｔ層の付着強度が高い場合にはチタニウム（Ｔ
ｉ）を成膜しないで、基板上に直接白金（Ｐｔ）を成膜
しても良い。

【００８８】次に圧電薄膜１であるチタン酸鉛系のPbZr
TiO₃の結晶配向を助ける下地層１０のPbLiTiを10〜50nm
の厚みに成膜する。その後、圧電薄膜１のPbZrTiO₃を１
〜６μｍの厚みに成膜する。PbZrTiO₃の膜厚はアクチュ
エータ化したときに必要とされるトルクによって変わ
る。圧電薄膜のトルクは同じ面積の場合、厚みに正比例
して大きくなる。

【００８９】PbZrTiO₃を成膜後、上部電極２ｂである白
金（Ｐｔ）またはＡｕ（金）を100〜200nmの厚みに成膜
する。メタルマスク１１は成膜する膜によってパターン
を変える場合にはその枚数だけ用意しておいて取り替え
る。また、一つのパターンで良い場合にはメタルマスク
１１を取り替える必要はない。

【００９０】次にリソグラフィー技術などを用いて圧電
素子３（下部電極２ａ／圧電薄膜１／上部電極２ｂ）を
加工し、形状保持板を合成樹脂に置き換えるための基板
の加工の説明を図４Ａ〜Ｉを用いて行う。

【００９１】図４Ａ〜Ｆはメタルマスクを用いない場合
の加工法である。まず、合成樹脂１２を上部電極２ｂ面
に塗布した。このとき、合成樹脂がレジストや感光性ポ
リイミドのようにパターン化できるものは上部電極２ｂ
を引き出すためのスルーホールまたは部分的に合成樹脂
１２で覆われない部分を形成した。配線はメッキ法等を
用いて形成する。もしパターン化できない合成樹脂を用
いる場合には基板上に配線パターンをあらかじめ形成
し、電極の引き出し部分を作成しておいて、その後、合
成樹脂１２を塗布するか、またはレーザー加工等を用い
て部分的に合成樹脂を１２除去する。合成樹脂１２を塗
布する方法としてはスピンナー法、ロール法、または浸
漬法を用いて塗布する。このとき加工基板４０の裏面
（圧電薄膜１を成膜している面と反対の面）をガラス等
の平坦な基板に隙間が空かないように張り付けて固定す
る。この固定によって塗布される合成樹脂は圧電素子３
部の上部電極２ｂが成膜されている面と圧電薄膜１の断
面を覆い、加工基板４０の裏面には殆ど塗布されない。

【００９２】塗布された合成樹脂１２が必ず圧電薄膜１
の断面部分を図のように覆ってしまうように塗布する。
これは、次の工程である圧電素子３のエッチング工程及
び基板部分のエッチング工程で圧電薄膜１がエッチング
されることを防ぐためである。塗布された合成樹脂１２
は、更に強度を高まるために高温槽を用いて温度をあげ
て硬化させる。この硬化によって耐エッチング効果が高
めるとともに絶縁抵抗が高まり配線用の絶縁層としても
用いることができる。好ましい合成樹脂は、前記したポ
リイミド樹脂を含むポジ型感光性樹脂、例えば住友ベー
クライト社製商品名「CRC‐8000」シリーズの樹脂であ
る。

【００９３】必要なところを合成樹脂１２で覆った後、
上部電極２ｂをエッチングする。上部電極２ｂは一般的
に金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）などを用い、エッチング方
法としてはドライエッチング法、ウエットエッチング法
などがあるが、ドライエッチング法の場合には、アルゴ
ンガス（Ａｒ）を用いてエッチングする。一方、ウエッ
トエッチングの場合には、金（Ａｕ）に対してはヨウ化
カリウム（ＫＩ）、ヨウ素（Ｉ₂）、水（Ｈ₂Ｏ）の混合
液などを用いてエッチングを行う。

【００９４】次に、圧電薄膜１及び下地層１０のＰＬＴ
膜をエッチングした。膜厚が薄い場合にはドライエッチ
ング法を用い、厚みが厚い場合にはウエットエッチング
法を用いる。ドライエッチング法の場合には、金（Ａ
ｕ）、白金（Ｐｔ）の場合と同様にアルゴンガス（Ａ
ｒ）を用いてエッチングする。ウエットエッチングの場
合には、沸化アンモニウム溶液及び沸酸、沸硝酸を用い
てエッチングを行う。

【００９５】その後、下部電極２aをエッチングする。
下部電極２aは一般に白金（Ｐｔ）が用いられる。ドラ
イエッチング法の場合には、アルゴンガス（Ａｒ）を用
いてエッチングする。一方、ウエットエッチングの場合
には、エッチング液としてはシアン化カリウム、ペルオ
キソ硫酸アンモニウム、水の混合液を用いる。

【００９６】エッチング後、エッチングマスクとして用
いた合成樹脂１２は、除去するかまたは、そのまま形状
保持板として用いても良い。合成樹脂１２を除去した場
合には、再度、合成樹脂１２を塗布する。塗布方法は上
記と同様な方法を用いる。

【００９７】次に基板４０のエッチング工程を説明す
る。基板４０がステンレス、アルミニウム、銅などの金
属の場合には塩化第二鉄溶液、硝酸銅溶液などを用いて
部分的または全部エッチングする。エッチング方法もス
プレイ法、浸漬法など様々な方法があるが、スプレイ法
を用いた場合、スプレイから吹き出すエッチング液の液
粒の大きさや、吹き付け圧力、エッチング液の温度など
によってエッチング速度や均一性を制御可能である。こ
のとき、圧電薄膜１は合成樹脂１２で覆われていなけれ
ば基板４０と一緒にエッチングされてしまうが、前行程
において合成樹脂１２で覆われているので問題ない。す
なわち合成樹脂１２を用いて圧電薄膜１を覆うことが重
要である。合成樹脂１２は特に酸性のエッチング液に強
い特性をもっておりこのようなプロセスに向いている。
また、基板４０を全てエッチングする場合、基板４０が
エッチングされた後、酸のエッチング液に強い下部電極
２aであるＰｔがエッチング液に対するストッパーの役
割を果たす。このように基板４０がエッチングされた後
はエッチング用のパターンの役割をしていた合成樹脂１
２が形状保持板の役割を果たす。通常、基板４０以外の
他の形状保持板に圧電薄膜１を転写する場合には、圧電
素子３と形状保持板の間に導電接着剤などを用いて接着
する方法が一般的であるが、非常に小さな素子の場合に
は精度的に好ましくない。従って、このような方法を用
いれば、非常に小さな加工まで可能であり、また、接着
剤などを用いることなく基板以外の他の形状保持板に転
写する事を可能とする。

【００９８】図４Ｇ〜Ｉはメタルマスクを用いる場合の
加工法である。圧電素子３の成膜時にメタルマスクを用
いて必要な部分だけに圧電素子３を成膜している。この
ため、図４Ａ〜Ｆで示したメタルマスクを用いない場合
の加工法で説明した圧電素子３のエッチング工程は省略
される。従って、成膜後、合成樹脂１２を塗布し、圧電
素子３部を合成樹脂１２で覆い、基板をエッチングする
エッチング液に触れないような構造を形成する。基板４
０のエッチングに関しては上記と同様である。

【００９９】図５Ａ〜Ｉはアクチュエータ形状に加工し
た基板４０に直接成膜し、基板全体をエッチング法やラ
ップ法、ポリッシング法、またはＣＭＰ法によって薄く
加工する場合の製造法を示す。

【０１００】圧電素子の成膜法、合成樹脂１２の塗布
法、硬化法、配線の形成法は図４Ａ〜Ｉの場合と同じな
ので説明は省略する。大きく異なる工程は薄く加工する
方法である。そこで以下にその方法の詳細を述べる。ま
ずエッチング法を使用する場合には、基板４０がステン
レス、アルミニウム、銅、チタニウムなどの金属の場合
には塩化第二鉄溶液、硝酸銅溶液などを用いてエッチン
グする。このとき、圧電薄膜１は合成樹脂１２で覆われ
ていなければ基板４０と一緒にエッチングされてしまう
が、前行程において合成樹脂１２で覆われているので問
題ない。すなわち合成樹脂１２を用いて圧電薄膜１を覆
うことが重要である。合成樹脂１２は特に酸性のエッチ
ング液に強い特性をもっておりこのようなプロセスに向
いている。基板４０をどのくらいエッチングするかは必
要とされるアクチュエータの機械的強度と変位量で決ま
る。エッチング量の制御は、使用するエッチング液によ
って異なるがエッチング液の濃度、エッチング時間、エ
ッチング液の温度、使用するエッチング方法により行わ
れる。エッチング方法は主にスプレイ法、浸漬法があ
る。特にスプレイ法はスプレイから吹き出すエッチング
液の液粒の大きさや、吹き付け圧力、エッチング液の温
度などによってエッチング速度や均一性を制御可能であ
る。

【０１０１】ラップ法やポリッシング法は固定した基板
４０を固定治具に取り付け、ラップ板上乗せてダイヤモ
ンドスラリー等を基板に吹き付けながらラップ板を一定
速度で回転させて基板を削る。

【０１０２】ここで、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリ
ッシング：化学的かつ機械的な複合研磨）法はラップ法
やポリッシング法に似ているが、ダイヤモンドスラリー
等の代わりに酸性の溶液を吹き付けながら化学的にエッ
チングを行う。このような方法を用いて基板の厚みを薄
く加工する方法である。

【０１０３】図６Ａ〜Ｇはアクチュエータ形状に加工し
た基板に直接成膜し、基板の一部分を全て除去した場合
の製造法を示す。図６Ａ〜Ｄは最小限、下部電極２ａ、
圧電薄膜１、上部電極２ｂからなる圧電素子３の成膜に
ついてメタルマスクを用いないで成膜後、リソグラフィ
ー技術などを用いて素子化する行程を示す図である。メ
タルマスクを用いない場合圧電素子の加工工程は、図４
Ａ〜Ｃまたは図５Ａ〜Ｃと同様なので図示を省略した。

【０１０４】一方、図６Ｅ〜Ｇは最小限、下部電極２
ａ、圧電薄膜１、上部電極２ｂからなる圧電素子３の成
膜についてメタルマスクを用いて素子加工を行う行程を
示す図である。圧電素子３の成膜法、合成樹脂１２の塗
布法、硬化法、配線の形成法は図３Ａ〜Ｌの場合と同じ
なので説明は省略する。大きく異なる工程は、加工基板
４０の裏面（圧電薄膜を成膜している面と反対の面）に
も合成樹脂１２を塗布し、一部分だけ合成樹脂１２を除
去したパターンを形成する事である。図６Ａ〜Ｄにおい
て、圧電薄膜を基板４０の表面に成膜し、その上にに合
成樹脂１２を塗布し、硬化した後、加工基板４０の裏面
（圧電薄膜１を成膜している面と反対の面）に合成樹脂
１２を塗布する。加工基板４０の裏面を上にしてガラス
等の平滑な基板に固定する。そして、スピンナー法、ま
たはロール法、浸漬法で合成樹脂１２を塗布する。この
時、合成樹脂１２が感光性、または紫外線硬化型等であ
れば、マスク等を用いて露光しパターン化する。もし、
感光性や紫外線硬化型等でなければ塗布後、レーザー等
を用いてパターン化する。前記パターンは特に圧電素子
３部の基板４０を除去するためのパターンであり、すな
わち圧電素子３部の基板上だけは合成樹脂１２で覆われ
ないようにする。このパターン化の後、塗布された合成
樹脂１２の耐酸性強度、機械的強度を高めるために高温
槽を用いて温度をあげて硬化させる。その後エッチング
法を用いて基板４０を除去する。エッチング法で除去す
るために、パターン化した面を上にして、ガラス基板な
どに固定する。そして、スプレイ法、浸漬法等を用いて
合成樹脂１２で覆われていない部分の基板４０を除去す
る。基板４０がステンレス、アルミニウム、銅、チタニ
ウムなどの金属の場合には塩化第二鉄溶液、硝酸銅溶液
などを用いる。

【０１０５】基板が全てエッチングされて下部電極２ａ
の白金（Ｐｔ）がストッパとなってエッチングが終了す
る。このプロセスで、基板４０は除去され合成樹脂１２
が形状保持板として置き換わる。また、接着剤等を用い
ることなく圧電素子３を転写可能である。

【０１０６】図６Ｅ〜Ｇはメタルマスクを用いる場合の
加工法である。圧電素子３の成膜時にメタルマスクを用
いて必要な部分だけに圧電素子３を成膜している。この
ため、図６Ａ〜Ｄで示したメタルマスクを用いない場合
の加工法で説明した圧電素子３のエッチング工程は省略
される。従って、成膜後、合成樹脂１２を塗布し、圧電
素子３部を合成樹脂１２で覆い、基板をエッチングする
エッチング液に触れないような構造を形成する。基板４
０のエッチングに関しては上記と同様である。

【０１０７】図７Ａ〜Ｇはアクチュエータ形状に加工し
た基板に直接成膜し、基板の厚みを薄くした加工の場合
の製造法を示す。図７Ａ〜Ｄは最小限、下部電極２ａ、
圧電薄膜１、上部電極２ｂからなる圧電素子３の成膜に
ついてメタルマスクを用いないで成膜後、リソグラフィ
ー技術などを用いて素子化する行程を示す図である。メ
タルマスクを用いない場合圧電素子の加工工程は、図４
Ａ〜Ｃまたは図５Ａ〜Ｃと同様なので図示を省略した。

【０１０８】一方、図７Ｅ〜Ｇは最小限、下部電極２
ａ、圧電薄膜１、上部電極２ｂからなる圧電素子３の成
膜についてメタルマスクを用いて素子加工を行う行程を
示す図である。圧電素子３の成膜法、合成樹脂１２の塗
布法、硬化法、配線の形成法、合成樹脂１２のパターン
形成法は図３Ａ〜Ｌの場合と同じなので説明は省略す
る。大きく異なるのは、エッチング速度、均一性を制御
しながら基板４０のエッチングを行うことである。基板
を４０どのくらいエッチングするかは必要とされるアク
チュエータの機械的強度と変位量で決まる。エッチング
量の制御は、使用するエッチング液によって異なるがエ
ッチング液の濃度、エッチング時間、エッチング液の温
度、使用するエッチング方法である。エッチング方法は
主にスプレイ法、浸漬法がある。特にスプレイ法はスプ
レイから吹き出すエッチング液の液粒の大きさや、吹き
付け圧力、エッチング液の温度などによってエッチング
速度や均一性を制御可能である。

【０１０９】以上の条件を制御することで基板の厚みを
全体あるいは一部分だけ薄く加工したアクチュエータを
作製できる。

【０１１０】図８Ａ〜Ｊはアクチュエータ形状に加工さ
れていない基板４０を用い、基板全体を除去する場合の
アクチュエータの製造法を示す。

【０１１１】図８Ａ〜Ｆは最小限、下部電極２ａ、圧電
薄膜１、上部電極２ｂからなる圧電素子３の成膜につい
てメタルマスクを用いないで成膜後、リソグラフィー技
術などを用いて素子化する行程を示す図である。一方、
図８Ｇ〜Ｊは最小限、下部電極２ａ、圧電薄膜１、上部
電極２ｂからなる圧電素子３の成膜についてメタルマス
クを用いて素子加工を行う行程を示す図である。使用さ
れる基板４０は、第１に成膜時の成膜温度である約５０
０℃以上でも形状を保つことが可能なことが必要とされ
る。そして第２にエッチング等によって容易に除去でき
ることが必要とされる。使用する基板４０としては、主
に金属基板が望ましく、主にステンレス、アルミニウ
ム、銅、チタニウムなどが主成分である基板が成膜温
度、加工性などから望ましい。また、酸化マグネシウム
（MgO）も望ましい。

【０１１２】成膜については、成膜後圧電薄膜を素子形
状に加工する方法と成膜時にメタルマスクなどを用いて
必要なところ以外は圧電薄膜をつけないようにする方法
がある。精度の要求される場合にはメタルマスク法より
リソグラフィー技術を用いて加工するほうが良い。

【０１１３】メタルマスク法は、成膜する膜によってパ
ターンをあらかじめ決めておいて、成膜時に取り替える
だけである。図３Ａ〜Ｌでメタルマスクを使わない場合
と使う場合の説明と同様の行程であるので省略する。

【０１１４】次にリソグラフィー技術などを用いて圧電
素子３（下部電極２ａ／圧電薄膜１／上部電極２ｂ）を
加工し、形状保持板を合成樹脂に置き換えるための基板
の加工の説明を図８Ａ〜Ｊを用いて行う。

【０１１５】図８Ａ〜Ｆはメタルマスクを用いない場合
の加工法である。まず、合成樹脂１２を上部電極２ｂ面
に塗布する。このとき、合成樹脂１２がレジストや感光
性ポリイミドのようにパターン化できるものは上部電極
２ｂを引き出すためのスルーホールまたは部分的に合成
樹脂１２で覆われない部分を形成する。配線はメッキ法
等を用いて形成する。もしパターン化できない合成樹脂
を用いる場合には基板上に配線パターンをあらかじめ形
成し、電極の引き出し部分を作成しておいて、その後、
合成樹脂１２を塗布する。またはレーザー加工等を用い
て部分的に合成樹脂を１２除去する。合成樹脂１２を塗
布する方法としてはスピンナー法、ロール法、浸漬法、
スプレイ法、インクジェット法などを用いて塗布する。
このとき基板４０の裏面（圧電薄膜１を成膜している面
と反対の面）をガラス等の平坦な基板に隙間が空かない
ように張り付けて固定する。この固定によって塗布され
る合成樹脂は圧電素子３部の上部電極２ｂが成膜されて
いる面と圧電薄膜１の断面を覆い、基板４０の裏面には
殆ど塗布されない。

【０１１６】塗布された合成樹脂１２が必ず圧電薄膜１
の断面部分を図のように覆ってしまうように塗布する。
これは、次の行程である圧電素子３のエッチング工程及
び基板部分のエッチング行程で圧電薄膜１がエッチング
されることを防ぐためである。塗布された合成樹脂１２
は、更に強度を高めるために高温槽を用いて温度をあげ
て硬化させる。この硬化によって耐エッチング効果が高
まるとともに絶縁抵抗が高まり配線用の絶縁層としても
用いることができる。

【０１１７】必要なところを合成樹脂１２で覆った後、
上部電極２ｂをエッチングする。上部電極２ｂは一般的
に金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）などが用いられ、エッチン
グ方法としてはドライエッチング法、ウエットエッチン
グ法などがあるが、ドライエッチング法の場合には、ア
ルゴンガス（Ａｒ）を用いてエッチングする。一方、ウ
エットエッチングの場合には、金（Ａｕ）に対してはヨ
ウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ素（Ｉ₂）、水（Ｈ₂Ｏ）の
混合液などを用いてエッチングを行う。

【０１１８】上部電極２ｂがエッチングされたらレジス
トを除去して再度、圧電薄膜１加工用のレジストを塗
布、パターン化する。このとき、上部電極２ｂ用のレジ
ストが圧電薄膜をエッチングするパターンと同形状で、
耐ウェットエッチング性にも優れているものならば、上
部電極２ｂ加工用のレジストをそのまま用いても良い。

【０１１９】次に、圧電薄膜１及び下地層１０のＰＬＴ
膜をエッチングする。膜厚が薄い場合にはドライエッチ
ング法を用い、厚みが厚い場合にはウエットエッチング
法を用いる。ドライエッチング法の場合には、金（Ａ
ｕ）、白金（Ｐｔ）の場合と同様にアルゴンガス（Ａ
ｒ）を用いてエッチングする。ウエットエッチングの場
合には、弗化アンモニウム溶液及び弗酸を用いてエッチ
ングを行う。エッチング方法は、ビーカに入れたバファ
ードフッ酸を約６０℃に温め、その中に基板４０ごと浸
漬する。バッファードフッ酸は濃度が一定になるように
常時かき混ぜる。エッチング後純水で洗浄し乾燥させ
る。その後レジストを除去し、再度レジストを塗布、下
部電極２ａエッチングパターンに露光、現像する。この
とき、下部電極２a用のパターンは圧電薄膜１の形状よ
りも一回り大きめに形成することが望ましい。これによ
って、下部電極２aと合成樹脂１２のレジスト等によっ
て、圧電薄膜１を包み込むような構造を作製でき、基板
４０除去時のエッチング液に圧電薄膜１がさらされる心
配がない。

【０１２０】その後、下部電極２aをエッチングする。
下部電極２aは一般に白金（Ｐｔ）が用いられる。ドラ
イエッチング法の場合には、アルゴンガス（Ａｒ）を用
いてエッチングする。一方、ウエットエッチングの場合
には、エッチング液としてはシアン化カリウム、ペルオ
キソ硫酸アンモニウム、水の混合液を用いる。

【０１２１】エッチング後、エッチングマスクとして用
いた合成樹脂１２は、除去するかまたは、そのまま形状
保持板として用いても良い。合成樹脂１２を除去した場
合には、再度、合成樹脂１２を塗布する。なお、作製す
るアクチュエータの仕様によっては下部電極２ａエッチ
ング用のレジストを除去しないで、このまま形状保持
板、またはアクチュエータパターンとして用いても良い
し、このレジストの上から更に他の合成樹脂１２を塗布
して形状保持板、またはアクチュエータパターンを形成
しても良い。このとき、合成樹脂１２がレジストや感光
性ポリイミドのようにパターン化できるものは上部電極
２ｂのを引き出すためのスルーホールまたは部分的に合
成樹脂１２で覆われない部分を形成する。配線はメッキ
法等を用いて形成する。もしパターン化できない合成樹
脂１２を用いる場合には基板上に配線パターンをあらか
じめ形成し、電極の引き出し部分を作成しておいて、そ
の後、合成樹脂１２を塗布する。またはレーザー加工等
を用いて部分的に合成樹脂１２を除去する。

【０１２２】合成樹脂１２による形状保持板、またはア
クチュエータパターン形成が終了したら、合成樹脂１２
を更に強度を高めるために高温槽を用いて温度をあげて
硬化させる。この硬化によって耐エッチング効果が高め
るとともに絶縁抵抗が高まり配線用の絶縁層として用い
ることができる。

【０１２３】硬化後、今度は基板４０全てを除去する工
程を説明する。合成樹脂１２を硬化した後、合成樹脂１
２側をガラス等のような平坦な板に接するように固定す
る。そして、スプレイ法、浸漬法等を用いて合成樹脂１
２で覆われていない部分の基板４０を除去する。基板４
０がステンレス、アルミニウム、銅、チタニウムなどの
金属の場合には塩化第二鉄溶液、硝酸銅溶液などを用い
る。

【０１２４】基板４０が全てエッチングされて下部電極
２ａの白金（Ｐｔ）がストッパとなってエッチングが終
了する。このプロセスで、基板４０は除去され合成樹脂
１２が形状保持板として置き換わる。また、接着剤等を
用いることなく圧電素子３を転写可能である。また、形
状保持板以外の部分もあらかじめパターン化する事で自
由にアクチュエータ形状や配線を作製することが可能と
なる。

【０１２５】下部電極２ａの取り出しは、図示していな
いが基板を除去後、絶縁層を介してメッキ法などを用い
て形成するか、予め圧電薄膜の加工時に下部電極からの
電極を取り出すためのスルーホールを絶縁層である合成
樹脂に設け、そのスルーホールを通して図面上部に取り
出しても良い。

【０１２６】図８Ｇ〜Ｊはメタルマスクを用いる場合の
加工法である。圧電素子３の成膜時にメタルマスクを用
いて必要な部分だけに圧電素子３を成膜している。この
ため、図８Ｇ〜Ｊで示したメタルマスクを用いない場合
の加工法で説明した圧電素子３のエッチング工程は省略
される。従って、成膜後、合成樹脂１２を塗布し、圧電
素子３部を合成樹脂１２で覆い、基板をエッチングする
エッチング液に触れないような構造を形成する。基板４
０のエッチングに関しては上記と同様である。下部電極
２ａの取り出しは、図示していないが基板を除去後、絶
縁層を介してメッキ法などを用いて形成するか、予め圧
電薄膜の加工時に下部電極からの電極を取り出すための
スルーホールを絶縁層である合成樹脂に設け、そのスル
ーホールを通して図面上部に取り出しても良い。

【０１２７】図９Ａ〜Ｅはアクチュエータ形状に加工さ
れていない基板４０を用い、基板をアクチュエータの一
部分となるように加工するとともに、基板４０の一部を
除去する場合のアクチュエータの製造法を示す。

【０１２８】図９Ａ〜Ｅは最小限、下部電極２ａ、圧電
薄膜１、上部電極２ｂからなる圧電素子３の成膜につい
てメタルマスクを用いないで成膜後、リソグラフィー技
術などを用いて素子化する行程を示す図である。一方、
メタルマスクを用いて素子加工を行う行程については図
８Ａ〜Ｆで詳細に述べているのでここでは省略する。

【０１２９】圧電素子３の成膜法、合成樹脂１２の塗布
法、硬化法、配線の形成法は図８Ａ〜Ｊの場合と同じな
ので説明は省略する。大きく異なる工程は、基板４０の
裏面（圧電薄膜を成膜している面と反対の面）にも合成
樹脂１２を塗布し、一部分だけ合成樹脂１２を除去した
パターンを形成する事である。図９Ａ〜Ｅにおいて、基
板４０の表面に圧電薄膜を成膜し、その上に合成樹脂１
２を塗布し、硬化した後、基板４０の裏面（圧電薄膜１
を成膜している面と反対の面）に合成樹脂１２を塗布す
る。基板４０の裏面を上にしてガラス等の平滑な基板に
固定する。そして、スピンナー法、ロール法または浸漬
法で合成樹脂１２を塗布する。この時、合成樹脂１２が
感光性、または紫外線硬化型等であれば、マスク等を用
いて露光しパターン化する。もし、感光性や紫外線硬化
型等でなければ塗布後、レーザー等を用いてパターン化
する。前記パターンは特に圧電素子３部の基板４０を除
去するためのパターンであり、すなわち圧電素子３部の
基板上だけは合成樹脂１２で覆われないようにする。こ
のパターン化の後、塗布された合成樹脂１２の耐酸性強
度、機械的強度を高めるために高温槽を用いて温度をあ
げて硬化させる。その後エッチング法を用いて基板４０
を除去する。エッチング法で除去するために、パターン
化した面を上にして、ガラス基板などに固定する。そし
て、スプレイ法、浸漬法等を用いて合成樹脂１２で覆わ
れていない部分の基板４０を除去する。基板４０がステ
ンレス、アルミニウム、銅、チタニウムなどの金属の場
合には塩化第二鉄溶液、硝酸銅溶液などを用いる。

【０１３０】基板が全てエッチングされて下部電極２ａ
の白金（Ｐｔ）がストッパとなってエッチングが終了す
る。このプロセスで、基板４０は除去され合成樹脂１２
が形状保持板として置き換わる。また、接着剤等を用い
ることなく圧電素子３を転写可能である。

【０１３１】下部電極２ａの取り出しは、図示していな
いが、基板が導電性のもので有れば基板を通して取り出
す。基板が導電性でない場合や、導電性であっても基板
から取り出す場合に支障が有る場合には基板を除去後、
絶縁層を介してメッキ法などを用いて形成するか、予め
圧電薄膜の加工時に下部電極からの電極を取り出すため
のスルーホールを絶縁層である合成樹脂に設け、そのス
ルーホールを通して図面上部に取り出しても良い。

【０１３２】次にメタルマスクを用いる場合の加工法に
ついて説明する。圧電素子３の成膜時にメタルマスクを
用いて必要な部分だけに圧電素子３を成膜している。こ
のため、図８Ａ〜Ｆで示したメタルマスクを用いない場
合の加工法で説明した圧電素子３のエッチング工程は省
略される。成膜後、合成樹脂１２を塗布し、圧電素子３
部を合成樹脂１２で覆い、基板をエッチングするエッチ
ング液に触れないような構造を形成する。基板４０のエ
ッチングに関しては上記メタルマスクを用いない場合と
同様である。

【０１３３】図１０Ａ〜Ｄはアクチュエータ形状に加工
されていない基板を用い、基板をアクチュエーターの一
部となるように加工するとともに、基板の全体をエッチ
ング法やラップ法、ポリッシング法、またはＣＭＰ法に
よって薄くする場合のアクチュエータの製造法を示す。

【０１３４】図１０Ａ〜Ｄは最小限、下部電極２ａ、圧
電薄膜１、上部電極２ｂからなる圧電素子３の成膜につ
いてメタルマスクを用いないで成膜後、リソグラフィー
技術などを用いて素子化する行程を示す図である。一
方、メタルマスクを用いて素子加工を行う行程について
は図８Ｇ〜Ｊで詳細に述べているのでここでは省略す
る。

【０１３５】圧電素子３の成膜法、合成樹脂１２の塗布
法、硬化法、配線の形成法は図８Ａ〜Ｊの場合と同じな
ので説明は省略する。大きく異なる工程は薄く加工する
方法である。そこで以下にその方法の詳細を述べる。ま
ずエッチング法を使用する場合には、基板４０がステン
レス、アルミニウム、銅、チタニウムなどの金属の場合
には塩化第二鉄溶液、硝酸銅溶液などを用いてエッチン
グする。このとき、圧電薄膜１は合成樹脂１２で覆われ
ていなければ基板４０と一緒にエッチングされてしまう
が、前行程において合成樹脂１２で覆われているので問
題ない。すなわち合成樹脂１２を用いて圧電薄膜１を覆
うことが重要である。合成樹脂１２は特に酸性のエッチ
ング液に強い特性をもっておりこのようなプロセスに向
いている。基板４０をどのくらいエッチングするかは必
要とされるアクチュエータの機械的強度と変位量で決ま
る。エッチング量の制御は、使用するエッチング液によ
って異なるがエッチング液の濃度、エッチング時間、エ
ッチング液の温度、使用するエッチング方法により行え
る。エッチング方法は主にスプレイ法、浸漬法がある。
特にスプレイ法はスプレイから吹き出すエッチング液の
液粒の大きさや、吹き付け圧力、エッチング液の温度な
どによってエッチング速度や均一性を制御可能である。

【０１３６】ラップ法やポリッシング法は固定した基板
４０を固定治具に取り付け、ラップ板上乗せてダイヤモ
ンドスラリー等を基板に吹き付けながらラップ板を一定
速度で回転させて基板を削る。

【０１３７】ＣＭＰ法はラップ法やポリッシング法に似
ているが、ダイヤモンドスラリー等の代わりに酸性の溶
液を吹き付けながら化学的にエッチングを行う。このよ
うな方法を用いて基板の厚みを薄く加工する。

【０１３８】これらのプロセスで、基板は除去され合成
樹脂が形状保持板として置き換わる。また、接着剤等を
用いることなく圧電素子を転写可能である。また、形状
保持板以外の部分もあらかじめパターン化する事で自由
にアクチュエータ形状や配線を作製することが可能とな
る。

【０１３９】下部電極２ａの取り出しは、図示していな
いが、基板が導電性のもので有れば基板を通して取り出
す。基板が導電性でない場合や、導電性であっても基板
から取り出す場合に支障が有る場合には、予め圧電薄膜
の加工時に下部電極からの電極を取り出すためのスルー
ホールを絶縁層である合成樹脂に設け、そのスルーホー
ルを通して図面上部に取り出しても良い。

【０１４０】図１１Ａ〜Ｅはアクチュエータ形状に加工
されていない基板を用い、基板をアクチュエーターの一
部となるように加工するとともに、基板の一部を薄くす
る場合のアクチュエータの製造法を示す。

【０１４１】図１１Ａ〜Ｅは最小限、下部電極２ａ、圧
電薄膜１、上部電極２ｂからなる圧電素子３の成膜につ
いてメタルマスクを用いないで成膜後、リソグラフィー
技術などを用いて素子化する行程を示す図である。一
方、メタルマスクを用いて素子加工を行う行程について
は図８Ｇ〜Ｊで詳細に述べているのでここでは省略す
る。

【０１４２】圧電素子３の成膜法、合成樹脂１２の塗布
法、硬化法、配線の形成法は図８Ａ〜Ｊの場合と同じな
ので説明は省略する。大きく異なるのは、エッチング速
度、均一性を制御しながら基板４０のエッチングを行う
ことである。基板４０をどのくらいエッチングするかは
必要とされるアクチュエータの機械的強度と変位量で決
まる。エッチング量の制御は、使用するエッチング液に
よって異なるがエッチング液の濃度、エッチング時間、
エッチング液の温度、使用するエッチング方法である。
エッチング方法は主にスプレイ法、浸漬法がある。特に
スプレイ法はスプレイから吹き出すエッチング液の液粒
の大きさや、吹き付け圧力、エッチング液の温度などに
よってエッチング速度や均一性を制御可能である。

【０１４３】以上の条件を制御することで基板の厚みを
一部分だけ薄く加工したアクチュエータを作製できる。
下部電極２ａの取り出しは、図示していないが、基板が
導電性のもので有れば基板を通して取り出す。基板が導
電性でない場合や、導電性であっても基板から取り出す
場合に支障が有る場合には、予め圧電薄膜の加工時に下
部電極からの電極を取り出すためのスルーホールを絶縁
層である合成樹脂に設け、そのスルーホールを通して図
面上部に取り出しても良い。

【０１４４】（実施の形態３）図１２に本発明の２段式
アクチュエータの基本的な構成を示す。

【０１４５】ヘッド支持機構はヘッド素子１３を搭載し
回転または走行する記録媒体上を飛行または滑走するス
ライダー１４とそれを支持するサスペンション１５、サ
スペンション１５を固定するベースプレート１６、スラ
イダー１４に荷重を加えるロードビーム（図示せず）お
よびヘッド素子１３と情報記録装置の記録再生回路を電
気的に接合する信号系（図示なし）により構成され、そ
の一部または全体が一体で形成される。信号系リード線
やサスペンションに直接または間接的にプリント回路に
より配線される。

【０１４６】微小駆動するアクチュエータはサスペンシ
ョン１５と一体型で、ヘッド素子１を構成するスライダ
ー１４とベースプレート１６の間に配置される。

【０１４７】図１３Ａに示されるように、このアクチュ
エータは母材となる約１０〜３０μｍのステンレスと微
小駆動素子１８を構成する圧電薄膜からなる。微小駆動
素子１８はディスク面１９に対して垂直になるように折
り曲げ構造をとる。

【０１４８】さらに、図１３Ｂに示すように微小駆動装
置１８はディスク面に垂直かつサスペンションの長手方
向の中心線に沿った面とそれぞれ１５度以上の角度を成
して構成される。

【０１４９】また、それぞれの微小駆動素子１８には９
０度逆位相の駆動電圧が与えられ伸縮が繰り返される。
伸縮によってサスペンション１５およびサスペンション
１５に固定されたスライダー１４、ヘッド素子１３は図
１４Ａのように回転する。更に駆動電圧を逆位相にする
とサスペンション１５およびサスペンション３に固定さ
れたスライダー１４、ヘッド素子１３は図１４Ｂのよう
に反対方向に回転する。

【０１５０】微小駆動素子１８はディスク面に垂直な面
２１に対して約１５以上の角度を取るように配置されて
いる。これは、角度が小さい（約０度〜１５度未満）場
合、デスクの回転がスライダー１４に及ぼす影響（空気
粘性摩擦力）を受けやすいためこの影響を軽減するため
である。以上の構成により、高精度なトラック位置決め
が可能になる。

【０１５１】なお、アクチュエータを構成する母材とし
て今回はステンレスを使用したが、バネ性、耐熱性を所
有し、厚みが薄くともある程度の剛性が確保できる材料
であればどんな材料でも良い。

【０１５２】図１５、図１６、図１７に本発明の２段式
アクチュエータの微小駆動素子１８部に合成樹脂１２を
応用した場合の構成を示す。

【０１５３】微小駆動素子１８部の剛性が高い場合に
は、アクチュエータがサスペンション１５に固定された
スライダー１４及びヘッド素子１３を回転させる移動距
離（変位）は、微小駆動素子１８が単独（片持ち梁形
状）で変化する距離の約１／４になる。

【０１５４】この原因は、１組の微小駆動素子１８がそ
れぞれ素子の両端を固定し拘束されているために生じる
損失である。従って、微小駆動素子１８部に合成樹脂１
２を用いることでそれぞれの駆動素子が発生させる力を
サスペンション１５及びサスペンション１５に固定され
たスライダー１４、ヘッド素子１３に効率よく伝える事
が可能となり大きな変位が得られる。

【０１５５】合成樹脂１２を用いる方法としては、図１
５Ａ〜Ｂに示すように微小駆動素子１８の変位をできる
だけ大きくするように合成樹脂１２のような柔軟で弾力
性のある材料でアクチュエータ部や形状保持板などを全
て置き換えるか、図１６Ａ〜Ｂに示すように微小駆動素
子１８部分だけ置き換えるか、または図１７Ａ〜Ｂに示
すようにアクチュエータ部や形状保持板などを全てエッ
チング法などを用いて薄くするか、微小駆動素子１８部
分だけエッチング法などを用いて薄くする。

【０１５６】これらの方法を用いることで剛性を低下さ
せ、微小駆動素子１８部の変位を大きくすることが可能
となる。また、一対の微小駆動素子１８がお互いに拘束
して効率を低下している状態も微小駆動素子１８部の柔
軟な構造によって緩和され、変位の拡大につながる。

【０１５７】また、図１８に示すように拘束緩和手段２
０を微小駆動素子１８の両端に合成樹脂１２で形成して
もよい。

【０１５８】製造法については図３Ａ〜図１１Ｅで詳細
に述べたので省略する。

【０１５９】なお、図１５に示すように合成樹脂１２の
ような柔軟で弾力性のある材料でアクチュエータ部や形
状保持板などを全て置き換えることで、駆動部以外の部
分が剛性が低下して機械特性に問題が起こる場合には、
例えば図１９に示すように合成樹脂１２で支点１７を付
け加えることで解決される。

【０１６０】（実施の形態４）図２０に本発明の２段式
アクチュエータの基本的な別の構成を示す。下部電極２
a、圧電薄膜１、上部電極２ｂからなる圧電素子３は基
板４０を全て除去し合成樹脂１２に転写されている。合
成樹脂１２はアクチュエータ形状を形成し、圧電素子３
を梁構造部に構成する。

【０１６１】その製造法については図３Ａ〜図１１Ｅで
詳細に述べたので省略する。図２１Ａ〜Ｄはその動作を
示した図である。図２１Ａは図面の右側に位置する圧電
素子３に印可電圧を加えた場合の動作を示す。図面上側
の部分を固定して図面右側の梁部分に電圧を加えると圧
電素子３が撓んで固定端とは反対の自由端が右に変位す
る。一方、図２１Ｂは図面左側の梁部分に電圧を加える
と圧電素子３が撓んで固定端とは反対の自由端が左に変
位する。

【０１６２】（実施の形態５）図２２Ａ１、２２Ａ２、
２２Ｂ１、２２Ｂ２、２２Ｃ１、２２Ｃ２、２２Ｄ１、
２２Ｄ２に本発明の圧電式アクチュエータの配線構造を
示す。

【０１６３】図２２Ａ１は配線を形成し、三次元的な立
体構造を形成するために基板とともに折り曲げた後の斜
示図である。図２２Ａ２は配線を形成、プレスによる折
り曲げ加工を行った後の断面図である。

【０１６４】下部電極２aは基板４０を導電性のステン
レス材などの材質を用いて基板４０から取り出す。一
方、上部電極２ｂの取り出しは、基板４０上の圧電素子
を加工後、上部電極２ｂ上に合成樹脂４を絶縁層として
パターン化する。絶縁層である合成樹脂４には、上部電
極２ｂと導電性を取るためにスルーホール７が形成され
ている。絶縁層の合成樹脂４を窒素中で熱処理し硬化さ
せた後、メッキ法を用いて銅配線を形成する。銅配線を
形成後、カバー用の合成樹脂４を塗布、パターン化して
窒素中で熱処理し硬化させる。その後、基板とともにプ
レス機を用いて折り曲げ、三次元的な立体構造を形成す
る。

【０１６５】このように合成樹脂４を用いて配線を形成
することで、折り曲げられた配線部分の導電性が損なわ
れることなく電極を取り出すことが可能となる。

【０１６６】図２２Ｂ１は配線を形成し、三次元的な立
体構造を形成するために基板とともに折り曲げる場合
に、配線が切断などにより導電性を損なわないように折
り曲げ部分の基板を除去したときの斜示図である。

【０１６７】図２２Ｂ２は配線を形成、プレスによる折
り曲げ加工を行った後の断面図である。

【０１６８】配線部分の形成方法は図２２Ａ１、図２２
Ａ２と同様であるので省略する。配線構造を形成後、折
り曲げ部分にあたる場所の基板をウエットエッチングな
どを用いてエッチング除去を行う。例えば、基板がステ
ンレスのような金属であれば、塩化第二鉄溶液を用いれ
ばよい。このような構造を用いることで三次元的な立体
構造を形成するために基板とともに折り曲げる場合に、
配線が切断などにより導電性を損なわないようにするこ
とができる。このように合成樹脂４を用いて配線を形成
するとともに、折り曲げ部分の基板を除去すると、プレ
ス加工による折り曲げ加工時に折り曲げ部分の配線に加
わる力が分散され折り曲げられた配線部分の導電性が損
なわれることなく電極を取り出すことが可能となる。

【０１６９】図２２Ｃ１は配線を形成し、三次元的な立
体構造を形成するために図２２Ａ１とは反対に基板とと
もに折り曲げた後の斜示図である。図２２Ｃ２は配線を
形成し、プレスによる折り曲げ加工を行った後の断面図
である。配線の形成方法、プレス加工による折り曲げ立
体構造の作成法は図２２Ａ１と同様であるので省略す
る。この場合、基板４０の外側に配線構造が位置するた
めに、配線自身が基板に引っ張られる構造になり、導電
性を損なう可能性が高くなる。そのため、基板４０より
内側に配線を形成する場合に比べ、メッキによって形成
される銅配線の厚みを厚くする。また、絶縁層として用
いる合成樹脂４の厚みも多少厚めにすることで三次元的
な立体構造上に配線を形成することが可能になる。

【０１７０】図２２Ｄ１は配線を形成し、三次元的な立
体構造を形成するために基板とともに折り曲げる場合
に、配線が切断などにより導電性を損なわないように折
り曲げ部分の基板を除去したときの斜示図である。

【０１７１】図２２Ｄ２は配線を形成、プレスによる折
り曲げ加工を行った後の断面図である。

【０１７２】図２２Ｃ１の三次元的な立体配線構造の信
頼性を更に高めるために折り曲げ部分の基板４０を除去
する。このように合成樹脂４を用いて配線を形成すると
ともに、折り曲げ部分の基板を除去すると、プレス加工
による折り曲げ加工時に折り曲げ部分の配線に加わる力
が分散され折り曲げられた配線部分の導電性が損なわれ
ることなく電極を取り出すことが可能となる。

【０１７３】本発明のアクチュエータは、例えば下記の
用途に応用することができる。＜光学関係＞（１）光を偏向させるデバイスを用いたもの。例えば、
プリンタ、投写型ディスプレイ、バーコードリーダー、
スキャナーなど。（２）薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。（３）マイクロ光学素子:光学スイッチング素子、焦点
調整装置、焦点可変ミラーなど。（４）絞り装置:カメラ、ビデオムービー、内視鏡など
の光学機器。（５）可変できるミラー。＜ポンプ＞（６）インクジェットプリンター（７）イオン発生器：空気清浄機、加湿器、集塵機＜モータ＞（８）圧電リニアモータに用いる光ピックアップ、超音
波モータ。＜圧電共振子＞（９）発振素子（１０）ディスクリミネータ（１１）フィルタ＜センサ＞（１２）圧力センサー（１３）加速度センサー（１４）衝撃センサー（１５）ＡＥセンサー(Acoustic Emission) （１６）超音波センサー（１７）角速度センサー（１８）重力センサー＜メカ的応用＞（１９）マイクロリレー（２０）超薄膜キーボード（２１）流体制御用バルブ（２２）ハードディスクドライブ(ＨＤＤ)用アクチュエ
ータ

【０１７４】

【実施例】以下具体的な実施例により、本発明をさらに
詳細に説明する。

【０１７５】（実施例１）第１の実験として、アクチュ
エータ部の一組の微小駆動素子とディスク面に垂直かつ
サスペンションの長手方向の中心線に沿った面とがなす
角度を変化させてヘッド素子が構成されるスライダーの
変位を測定した。アクチュエータの母材であるステンレ
スの厚みは２０μｍとした。駆動電圧は±３Ｖ一定、周
波数は１KHzとした。測定はレーザードップラー法を用
いて変位を実測した。その結果を図１３Ｃに示す。この
時ディスクの回転数は1000rpmとした。

【０１７６】変位はディスク停止時には角度による依存
は殆ど見られないものの、ディスク回転時においては１
５度未満で空気粘性摩擦力のために低下する事がわか
る。以上の結果から、変位と粘性を考慮した場合、駆動
素子の角度は約１５度以上が適切である。

【０１７７】（実施例２）アクチュエータ部は、ステン
レス基板をあらかじめアクチュエータ形状にエッチング
加工を施した基板を用いた。

【０１７８】加工基板を基板ホルダーにセットした後、
スパッタ装置のチャンバー内に入れて真空状態（真空
度：2.0×10^-4Ｐａ）にした。基板温度が約５００℃以
上になったことを確認して、付着層９であるチタニウム
（Ｔｉ）を厚み50nm、下部電極を兼ねる白金（Ｐｔ）を
厚み約50〜200nm成膜した。チタニウム（Ｔｉ）は基板
と白金（Ｐｔ）の付着強度を高めるために用いた。この
ため、基板とＰｔ層の付着強度が高い場合にはチタニウ
ム（Ｔｉ）を成膜しないで、基板上に直接白金（Ｐｔ）
を成膜しても良い。次に圧電薄膜であるチタン酸鉛系の
PbZrTiO₃の結晶配向を助ける下地層のPbLiTiを厚み10〜
50nm成膜した。その後、圧電薄膜のPbZrTiO₃を厚み２．
５μｍ成膜した。基板温度を約１００℃以下になったこ
とを確認後、上部電極であるＡｕ（金）を厚み100〜200
nm成膜した。

【０１７９】次に成膜した基板を真空チャンバーから取
り出し、リソグラフィ技術を用いて圧電素子を形成し
た。

【０１８０】最初に上部電極加工用のレジストを塗布し
た。加工用レジスト樹脂は、シプレイ社製商品名"S-180
0"を用いた。成膜したステンレス基板をガラス基板に固
定してレジストを塗布した。塗布方法としてはスピナー
法を用いた。その後、オーブンでプリベークを９０℃で
１５分行った後、取り出して露光を行った。露光はフォ
トマスクを用いて行い、露光後現像液につけて現像し
た。現像後、再度オーブンで約１２０℃で３０分ポスト
ベークを行い、レジストの耐エッチング性を高めた。以
上の工程でレジストをパターン化し、ウエットエッチン
グ法を用いて上部電極の加工を行った。エッチング液は
ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ素（Ｉ₂）、水（Ｈ₂Ｏ）
の混合液を用いた。エッチング後、純水で基板を洗浄
し、乾燥した。レジスト樹脂の厚さは約１．０μｍであ
った。上部電極の加工状態を光学顕微鏡で確認し、問題
なければ次の圧電薄膜の加工を行った。

【０１８１】圧電薄膜の加工はバッファードフッ酸を用
いて行う。バッファードフッ酸をビーカに入れ約６０℃
に温め、その中に固定用のガラス基板ごと浸漬した。バ
ッファードフッ酸は濃度が一定になるように常時かき混
ぜた。エッチング後、純水で洗浄し乾燥した。次に下部
電極の加工を行った。上部電極、圧電薄膜加工用のレジ
ストを除去して再度下部電極加工用のレジストを塗布し
た。レジストを塗布後フォトマスクを用いて露光を行っ
た。フォトマスクに形成されているパターンは、上部電
極、圧電薄膜形成用のパターンより一回り大きな形状の
パターンと、下部電極の引き出しパターンが形成されて
いる。露光、現像後ドライエッチング法を用いて下部電
極の加工を行った。ドライエッチング後、レジストを除
去、洗浄した。洗浄後、レジストを塗布した。ここでレ
ジスト樹脂は、ポリイミド樹脂を含むポジ型感光性樹脂
である住友ベークライト社製商品名"CRC-8300"を用い
た。塗布方法はスピナーを用いて行った。基板はエッチ
ングの時と同様、ガラス基板などの表面の平らなものに
固定した。基板にポリイミドを塗布し、スピナーの回転
数を３０００ｒｐｍで回転させ均一に塗布した。この
時、基板の裏面（圧電素子がついていない面）は固定基
板に密接しているため塗布されたポリイミドは裏面には
回り込まなかった。塗布後、露光、現像を行ってパター
ン化した。フォトマスクのパターンは加工基板とほぼ同
形状でひとまわり大きめのパターンである。次にポリイ
ミドを硬化させるために窒素雰囲気中でベークした。窒
素置換したオーブンを用いて１５０〜３２０℃で３０分
ベークを行った。ポリイミド樹脂の厚さは２．０μｍで
あった。

【０１８２】オーブンから取り出した後、加工基板の除
去を行った。加工基板の除去は塩化第二鉄溶液を除去す
る基板に対してスプレー状に吹き付けて行った。

【０１８３】以上によってステンレス基板から合成樹脂
であるポリイミドに接着剤などを用いることなく転写す
ることができた。

【０１８４】次に、折り曲げ構造を実現するために、ア
クチュエータ形状に構成されたポリイミドを金型にはめ
込んでプレスした。

【０１８５】その後配線用のフレキシブル基板と微小駆
動素子部をワイヤーボンディングを用いて電気的に接続
した。そしてスライダーとベースプレートを組み合わせ
ヘッド支持機構を構成した。

【０１８６】（実施例３）アクチュエータ部は、ステン
レス基板をあらかじめアクチュエータ形状にエッチング
加工を施した基板を用いた。

【０１８７】下部電極、圧電薄膜、上部電極の成膜には
約０．１ｍｍ厚のステンレスで作成したメタルマスクを
あらかじめ基板にセットして成膜した。加工基板、メタ
ルマスクを基板ホルダーにセットした後、スパッタ装置
のチャンバー内に入れて真空状態にした。基板温度が約
５００℃以上になったことを確認して、付着層９である
チタニウム（Ｔｉ）を厚み50nm、下部電極を兼ねる白金
（Ｐｔ）を厚み約50〜200nm成膜した。チタニウム（Ｔ
ｉ）は基板と白金（Ｐｔ）の付着強度を高めるために用
いた。このため、基板とＰｔ層の付着強度が高い場合に
はチタニウム（Ｔｉ）を成膜しないで、基板上に直接白
金（Ｐｔ）を成膜しても良い。次に圧電薄膜であるチタ
ン酸鉛系のPbZrTiO₃の結晶配向を助ける下地層のPbLiTi
を厚み10〜50nm成膜した。その後、圧電薄膜のPbZrTiO₃
を厚み２．５μｍ成膜した。基板温度を約１００℃以下
になったことを確認後、上部電極であるＡｕ（金）を厚
み100〜200nm成膜した。

【０１８８】このメタルマスクを用いた成膜法によっ
て、圧電素子部のリソグラフィー技術を用いた加工を省
くことが可能となった。真空チャンバーから基板の温度
が常温になったことを確認して取り出し、実施例２で用
いたポリイミド樹脂を含むポジ型感光性樹脂を塗布し
た。塗布方法はスピナーを用いて行った。基板はエッチ
ングの時と同様、ガラス基板などの表面の平らなものに
固定した。基板にポリイミドを塗布し、スピナーの回転
数を３０００ｒｐｍで回転させ均一に塗布した。この
時、基板の裏面（圧電素子がついていない面）は固定基
板に密接しているため塗布されたポリイミドは裏面には
回り込まなかった。塗布後、露光、現像を行ってパター
ン化した。フォトマスクのパターンは加工基板とほぼ同
形状でひとまわり大きめのパターンである。次にポリイ
ミドを硬化させるために窒素雰囲気中でベークした。窒
素置換したオーブンを用いて１５０〜３２０℃で３０分
ベークを行った。

【０１８９】オーブンから取り出した後、加工基板の除
去を行った。加工基板の除去は、塩化第二鉄溶液を除去
する基板に対してスプレー状に吹き付けて行った。ポリ
イミド樹脂の膜厚は２．０μｍであった。

【０１９０】以上によってステンレス基板から合成樹脂
であるポリイミドに接着剤などを用いることなく転写す
ることができた。

【０１９１】次に、折り曲げ構造を実現するために、ア
クチュエータ形状に構成されたポリイミドを金型にはめ
込んでプレスした。その後、配線用のフレキシブル基板
と微小駆動素子部をワイヤーボンディングを用いて電気
的に接続した。

【０１９２】そしてスライダーとベースプレートを組み
合わせヘッド支持機構を構成した。

【０１９３】なお、この実験例ではステンレスを基板と
して用いたが、他の金属、ＭｇＯ（酸化マグネシウ
ム）、Ｓｉ（シリコン）等の単結晶基板を用いても同様
に形成することが可能である。

【０１９４】（実施例４）アクチュエータ部は、ステン
レス基板をあらかじめアクチュエータ形状にエッチング
加工を施した基板を用いた。今度は加工基板の厚みを薄
くする製造法を用いた。圧電素子の作成法、ポリイミド
の塗布、アクチュエータ形状は実施例２と同様なので省
略する。

【０１９５】異なるのはステンレス基板を全て除去する
か、厚みを薄くするかの違いである。

【０１９６】アクチュエータ形状に作成したポリイミド
を硬化した後、第二塩化鉄溶液をスプレイ状に吹き付け
た。この吹き付ける時間を制御して除去するステンレス
の厚みを制御した。約１０μｍ除去した後、純水で洗浄
して乾燥した。次に、折り曲げ構造を実現するために、
アクチュエータ形状に構成されたポリイミドを金型には
め込んでプレスした。プレスは約６０〜８０℃に温度を
上げて行い、冷却後取り出すと金型に沿って折り曲げ構
造が形成できた。

【０１９７】その後、配線用のフレキシブル基板と微小
駆動素子部をワイヤーボンディングを用いて電気的に接
続した。

【０１９８】そしてスライダーとベースプレートを組み
合わせヘッド支持機構を構成した。

【０１９９】なお、この実験ではステンレスを基板とし
て用いたが、他の金属、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、
Ｓｉ（シリコン）等の単結晶基板を用いても同様に形成
することが可能である。

【０２００】（実施例５）アクチュエータ部は、ステン
レス基板をあらかじめアクチュエータ形状にエッチング
加工を施した基板を用いた。今度は加工基板の一部を除
去する製造法を用いた。圧電素子の作成法、ポリイミド
の塗布、アクチュエータ形状は実施例２と同様なので省
略する。

【０２０１】アクチュエータ形状に作成したポリイミド
を硬化した後、今度は基板の裏面にポリイミドを塗布
し、パターン化した。

【０２０２】ポリイミドを加熱硬化した後、基板の裏面
を上にしてガラス等の平坦な基板に固定して、ポリイミ
ドをスピナーで塗布した。塗布後、余分な用材を取り除
くためオーブンでプリベークし、フォトマスクを用いて
露光、現像した。現像後のパターンは圧電素子が形成さ
れている部分の反対面だけがポリイミドがついていない
状態である。パターン形成後、ポリイミドを窒素雰囲気
中のオーブンで１５０〜３２０℃、３０分温度を上げて
硬化した。

【０２０３】次に、ポリイミドで覆われていない部分の
ステンレスを除去した。除去方法は塩化第二鉄溶液をス
プレイ状に吹き付けてエッチングした。ポリイミドで覆
われていない部分のステンレスを全て取り除いた構造
が、この方法で可能となった。

【０２０４】なお、ポリイミドで覆われていない部分の
ステンレスの除去する厚みはエッチング液の濃度、吹き
付け圧力、吹き付け量、時間で制御可能なので、全て除
去しないで適当な厚みを残すことも可能である。

【０２０５】折り曲げ構造を実現するために、アクチュ
エータ形状に構成されたポリイミドを金型にはめ込んで
プレスした。その後、配線用のフレキシブル基板と微小
駆動素子部をワイヤーボンディングを用いて電気的に接
続した。

【０２０６】そしてスライダーとベースプレートを組み
合わせヘッド支持機構を構成した。

【０２０７】なお、この実験ではステンレスを基板とし
て用いたが、他の金属、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、
Ｓｉ（シリコン）等の単結晶基板を用いても同様に形成
することが可能である。

【０２０８】（実施例６）成膜には、ＭｇＯ単結晶基板
を用いた。基板を基板ホルダーにセットした後、スパッ
タ装置のチャンバー内に入れて真空状態にした。基板温
度が約５００℃以上になったことを確認して、下部電極
を兼ねる白金（Ｐｔ）を厚み約50〜200nm成膜した。次
に圧電薄膜であるチタン酸鉛系のPbZrTiO₃の結晶配向を
助ける下地層のPbLiTiを厚み10〜50nm成膜した。その
後、圧電薄膜のPbZrTiO₃を厚み２．５μｍ成膜した。基
板温度を約１００℃以下になったことを確認後、上部電
極であるＡｕ（金）を厚み100〜200nm成膜した。

【０２０９】次に成膜した基板を真空チャンバーから取
り出し、リソグラフィ技術を用いて圧電素子を形成し
た。

【０２１０】最初に上部電極加工用の実施例２で用いた
レジスト樹脂を塗布した。次に成膜した基板にレジスト
を塗布した。塗布方法としてはスピナー法を用いた。そ
の後オーブンでプリベークを９０℃で１５分行った後、
取り出して露光を行った。露光はフォトマスクを用いて
行い、露光後現像液につけて現像した。現像後再度オー
ブンで約１２０℃で３０分ポストベークを行い、レジス
トの耐エッチング性を高めた。以上の行程でパターン化
し、ウエットエッチング法を用いて上部電極の加工を行
った。エッチング液はヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ素
（Ｉ₂）、水（Ｈ₂Ｏ）の混合液を用いた。エッチング
後、純水で基板を洗浄し、乾燥した。上部電極の加工状
態を光学顕微鏡で確認し、問題なければ次の圧電薄膜の
加工を行った。

【０２１１】圧電薄膜の加工はバッファードフッ酸を用
いて行った。バッファードフッ酸をビーカに入れ約６０
℃に温め、その中に固定用のガラス基板ごと浸漬した。
バッファードフッ酸は、濃度が一定になるように常時か
き混ぜた。エッチング後、純水で洗浄し乾燥した。次に
下部電極の加工を行った。上部電極、圧電薄膜加工用の
レジストを除去して再度下部電極加工用のレジストを塗
布した。レジストを塗布後、フォトマスクを用いて露光
を行った。フォトマスクに形成されているパターンは上
部電極、圧電薄膜形成用のパターンより一回り大きな形
状のパターンと下部電極の引き出しパターンが形成され
ている。露光、現像後ドライエッチング法を用いて下部
電極の加工を行った。ドライエッチング後、レジストを
除去、洗浄した。洗浄後、ポリイミドを塗布した。具体
的には塗布方法はスピナーを用いて行った。基板にポリ
イミドを塗布し、スピナーの回転数を３０００ｒｐｍで
回転させ均一に塗布した。塗布後、露光、現像を行って
パターン化した。フォトマスクのパターンは加工基板と
ほぼ同形状でひとまわり大きめのパターンである。次に
ポリイミドを硬化させるために窒素雰囲気中でベークし
た。窒素置換したオーブンを用いて１５０〜３２０℃で
３０分ベークを行った。

【０２１２】オーブンから取り出した後、基板の全除去
を行った。基板の全除去はリン酸を除去する基板に対し
てスプレー状に吹き付けて行った。

【０２１３】以上によって基板から合成樹脂であるポリ
イミドに接着剤などを用いることなく転写することがで
きた。

【０２１４】次に、折り曲げ構造を実現するために、ア
クチュエータ形状に構成されたポリイミドを金型にはめ
込んでプレスした。その後、配線用のフレキシブル基板
と微小駆動素子部をワイヤーボンディングを用いて電気
的に接続した。

【０２１５】そしてスライダーとベースプレートを組み
合わせヘッド支持機構を構成した。

【０２１６】（実施例７）成膜には、ＭｇＯ単結晶基板
を用いた。今度は基板の厚みを薄くする製造法を用い
た。圧電素子の作成法、ポリイミドの塗布、アクチュエ
ータ形状は実施例６と同様なので省略する。異なるのは
ＭｇＯ基板を全て除去するか、厚みを薄くするかの違い
である。

【０２１７】アクチュエータ形状に作成したポリイミド
を硬化した後、リン酸溶液をスプレイ状に吹き付けた。
この吹き付ける時間を制御して除去するＭｇＯの厚みを
制御した。約１０μｍ残して除去した後、純水で洗浄し
て乾燥した。次に、折り曲げ構造を実現するために、ア
クチュエータ形状に構成されたポリイミドを金型にはめ
込んでプレスした。プレスは約６０〜８０℃に温度を上
げて行い、冷却後、取り出すと金型に沿って折り曲げ構
造が形成できた。

【０２１８】その後、配線用のフレキシブル基板と微小
駆動素子部をワイヤーボンディングを用いて電気的に接
続した。そしてスライダーとベースプレートを組み合わ
せヘッド支持機構を構成した。なお、この実験ではＭｇ
Ｏを基板として用いたが、他の金属、Ｓｉ（シリコン）
等の単結晶基板を用いても同様に形成することが可能で
ある。

【０２１９】（実施例８）成膜には、ＭｇＯ単結晶基板
を用いた。今度は基板の一部を除去する製造法を用い
た。圧電素子の作成法、ポリイミドの塗布、アクチュエ
ータ形状は実施例６と同様なので省略する。

【０２２０】アクチュエータ形状に作成したポリイミド
を硬化した後、今度は基板の裏面にポリイミドを塗布、
パターン化した。

【０２２１】ポリイミドを硬化した後、基板の裏面を上
にしてガラス等の平坦な基板に固定して、ポリイミドを
スピナーで塗布した。塗布後、余分な用材を取り除くた
めオーブンでプリベークし、フォトマスクを用いて露
光、現像した。現像後のパターンは圧電素子が形成され
ている部分の反対面だけがポリイミドがついていない状
態であった。パターン形成後、ポリイミドを窒素雰囲気
中のオーブンで１５０℃〜３２０、３０分温度を上げて
硬化させた。

【０２２２】次に、ポリイミドで覆われていない部分の
ＭｇＯを除去した。除去方法はリン酸溶液をスプレイ状
に吹き付けてエッチングした。ポリイミドで覆われてい
ない部分のＭｇＯを全て取り除いた構造がこの方法で可
能となった。

【０２２３】なお、ポリイミドで覆われていない部分の
ＭｇＯの除去する厚みはエッチング液の濃度、吹き付け
圧力、吹き付け量、時間で制御可能なので、全て除去し
ないで適当な厚みを残すことも可能である。

【０２２４】折り曲げ構造を実現するために、アクチュ
エータ形状に構成されたポリイミドを金型にはめ込んで
プレスした。その後配線用のフレキシブル基板と微小駆
動素子部をワイヤーボンディングを用いて電気的に接続
した。

【０２２５】そしてスライダーとベースプレートを組み
合わせヘッド支持機構を構成した。

【０２２６】なお、この実験ではＭｇＯを基板として用
いたが、他の金属、Ｓｉ（シリコン）等の単結晶基板を
用いても同様に形成することが可能である。

【０２２７】（実施例９）カンチレバー状にステンレス
を加工して、その上に約2.5μｍの圧電体薄膜とその上
に電極を形成し、ステンレスの厚みをエッチングにより
変化させたときのカンチレバーの変位を測定した。ステ
ンレスの基板厚み０μｍはポリイミドだけであることを
示す。測定法はレーザードップラー法を用いて変位を実
測した。駆動電圧は±３Ｖ一定、周波数は１KHzとし
た。

【０２２８】以下の表１にその結果を示す。

【０２２９】

【表１】

【０２３０】以上の結果から、アクチュエータの母材で
あるステンレスの厚みが薄くなるほど剛性が弱くなり、
変位が大きくなる傾向が見られた。

【０２３１】また、どのような基板を用いても、基板の
厚みを薄くすればするほど剛性が低下し、変位を大きく
得ることが可能であることは明らかである。

【０２３２】（実施例１０）実施例１の製法で作製した
アクチュエータを用いて変位を測定した。基本となるア
クチュエータの構成として、微小駆動素子とディスクに
垂直かつサスペンションの長手方向の中心線に沿った面
がなす角はそれぞれ60度、使用したステンレスの厚みは
20μｍ、圧電薄膜の厚みは2.5μｍ、合成樹脂の厚みは1
0μｍとした。

【０２３３】構成はアクチュエータ部の一組の微小駆動
素子が配置される、図１５Ａ〜Ｂに示す合成樹脂に全て
置き換えたタイプである。駆動電圧は±３Ｖ一定、周波
数は１KHzとした。測定はレーザードップラー法を用い
て変位を実測した。この時ディスクの回転数は12000rpm
とした。比較のために、合成樹脂を用いないステンレス
ベースの同形状のアクチュエータも作製して測定した。
結果は合成樹脂に置き換えない物に比べ約４．４倍の変
位が得られた。

【０２３４】この実験により、ステンレスから合成樹脂
に置き換えることにより大幅に変位を拡大できることが
確認できた。

【０２３５】（実施例１１）実施例３の製法で作製した
アクチュエータを用いて変位を測定した。基本となるア
クチュエータの構成として、微小駆動素子とディスクに
垂直かつサスペンションの長手方向の中心線に沿った面
がなす角はそれぞれ60度、使用したステンレスの厚みは
20μｍ、圧電薄膜の厚みは2.5μｍ、合成樹脂の厚みは1
0μｍとした。

【０２３６】構成はアクチュエータ部の一組の微小駆動
素子が配置される図１６Ａ〜Ｂに示す合成樹脂に一部分
（圧電素子の形状保持板部分）置き換えたタイプであ
る。駆動電圧は±３Ｖ一定、周波数は１KHzとした。測
定はレーザードップラー法を用いて変位を実測した。こ
の時ディスクの回転数は12000rpmとした。比較のため
に、合成樹脂を用いないステンレスベースの同形状のア
クチュエータも作製して測定した。結果は合成樹脂に置
き換えない物に比べ約４．５倍の変位が得られた。

【０２３７】この実験により、ステンレスから合成樹脂
に一部分置き換えることにより大幅に変位を拡大できる
ことが確認できた。

【０２３８】（実施例１２）実施例４の製法で作製した
アクチュエータを用いて変位を測定した。基本となるア
クチュエータの構成として、微小駆動素子とディスクに
垂直かつサスペンションの長手方向の中心線に沿った面
がなす角はそれぞれ60度、使用したステンレスの厚みは
20μｍ、圧電薄膜の厚みは2.5μｍ、合成樹脂の厚みは
５μｍとした。

【０２３９】構成はアクチュエータ部の一組の微小駆動
素子が配置される、図１７Ａ〜Ｂに示す合成樹脂で覆
い、全体をエッチングしてステンレス基板を薄くしたタ
イプである。駆動電圧は±３Ｖ一定、周波数は１KHzと
した。測定はレーザードップラー法を用いて変位を実測
した。この時ディスクの回転数は12000rpmとした。比較
のために、合成樹脂を用いないステンレスベースの同形
状のアクチュエータも作製して測定した。結果は合成樹
脂に置き換えない物に比べ約３．１倍の変位が得られ
た。

【０２４０】この実験により、ステンレスを合成樹脂で
覆い、ステンレスの厚みを薄くすることにより大幅に変
位を拡大できることが確認できた。

【０２４１】（実施例１３）実施例４の製法で作製した
アクチュエータを用いて変位を測定した。基本となるア
クチュエータの構成として、微小駆動素子とディスクに
垂直かつサスペンションの長手方向の中心線に沿った面
がなす角はそれぞれ60度、使用したステンレスの厚みは
20μｍ、圧電薄膜の厚みは2.5μｍ、合成樹脂の厚みは5
μｍとした。

【０２４２】構成はアクチュエータ部の一組の微小駆動
素子が配置される図１７Ａ〜Ｂに示す合成樹脂で覆い、
一部（圧電素子の形状保持板部分）をエッチングしてス
テンレス基板を薄くしたタイプである。駆動電圧は±３
Ｖ一定、周波数は１KHzとした。測定はレーザードップ
ラー法を用いて変位を実測した。この時ディスクの回転
数は12000rpmとした。比較のために、合成樹脂を用いな
いステンレスベースの同形状のアクチュエータも作製し
て測定した。結果は合成樹脂に置き換えない物に比べ約
３倍の変位が得られた。

【０２４３】この実験により、ステンレスを合成樹脂で
覆い、ステンレスの厚みを一部分（圧電素子の形状保持
板部分）薄くすることで大幅に変位を拡大できることが
確認できた。

【０２４４】（実施例１４）実施例５の製法で作製した
アクチュエータを用いて変位を測定した。基本となるア
クチュエータの構成として、微小駆動素子とディスクに
垂直かつサスペンションの長手方向の中心線に沿った面
がなす角はそれぞれ60度、使用した基板はＭｇＯ単結晶
基板、圧電薄膜の厚みは2.5μｍ、合成樹脂の厚みは10
μｍとした。

【０２４５】構成はアクチュエータ部の一組の微小駆動
素子が配置される図１５Ａ〜Ｂに示す合成樹脂で全て置
き換えるタイプである。駆動電圧は±３Ｖ一定、周波数
は１KHzとした。測定はレーザードップラー法を用いて
変位を実測した。この時ディスクの回転数は12000rpmと
した。比較のために、合成樹脂を用いないステンレスベ
ースの同形状のアクチュエータも作製して測定した。結
果は合成樹脂に置き換えない物に比べ約８．１倍の変位
が得られた。この変位の拡大は合成樹脂に置き換えるこ
とによる変位拡大が約４倍と単結晶基板上にエピタキシ
ャル成長した圧電薄膜の圧電定数ｄ３１の特性向上の約
２倍の相乗効果の結果である。

【０２４６】この実験により、合成樹脂で全て置き換え
ることで大幅に変位を拡大できることが確認できた。

【０２４７】（実施例１５）実施例５の製法で作製した
アクチュエータを用いて変位を測定した。基本となるア
クチュエータの構成として、微小駆動素子とディスクに
垂直かつサスペンションの長手方向の中心線に沿った面
がなす角はそれぞれ60度、使用した基板はＭｇＯ単結晶
基板、圧電薄膜の厚みは2.5μｍ、合成樹脂の厚みは10
μｍとした。

【０２４８】構成はアクチュエータ部の一組の微小駆動
素子が配置される、図１６に示す合成樹脂で覆い、一部
分を置き換えるタイプである。駆動電圧は±３Ｖ一定、
周波数は１KHzとした。測定はレーザードップラー法を
用いて変位を実測した。この時ディスクの回転数は1200
0rpmとした。比較のために、合成樹脂を用いないステン
レスベースの同形状のアクチュエータも作製して測定し
た。結果は合成樹脂に置き換えない物に比べ約７．８倍
の変位が得られた。この変位の拡大は合成樹脂に置き換
えることによる変位拡大が約４倍と単結晶基板上にエピ
タキシャル成長した圧電薄膜の圧電定数ｄ３１の特性向
上の約２倍の相乗効果の結果である。

【０２４９】この実験により、ＭｇＯから合成樹脂に一
部分置き換えることで大幅に変位を拡大できることが確
認できた。

【０２５０】（実施例１６）図２２Ａ１、Ａ２で示す配
線構造を作成し、プレス法を用いた折り曲げ加工をする
前とした後で圧電素子の電気的な特性がどのように変化
するかを検討した。圧電素子の構成は、Ti/Pt/PLT/PZT/
Ptである。圧電素子はステンレス上に成膜した。成膜に
はメタルマスクを用いて、圧電素子の加工を不要とし
た。下部電極はステンレスから取り、上部電極をポリイ
ミドをベース絶縁層として用いてメッキ法で銅配線を形
成、その後カバー層のポリイミドをパターン化した。測
定はＬＣＲメータを用いてＬ（インダクタンス）、Ｃ
（キャパシタンス）、Ｚ（インピーダンス）を周波数１
ＫＨｚで測定した。以下の表２に結果を示す。

【０２５１】

【表２】

【０２５２】以上の結果より、折り曲げ後も折り曲げ前
と同様な電気特性が得られ三次元的な立体配線構造が可
能であることが確認できた。

【０２５３】（実施例１７）図２２Ｂ１)、Ｂ２で示す
配線構造を作成し、プレス法を用いた折り曲げ加工をす
る前とした後で圧電素子の電気的な特性がどのように変
化するかを検討した。圧電素子の構成はTi/Pt/PLT/PZT/
Ptである。圧電素子はステンレス上に成膜した。成膜に
はメタルマスクを用いて、圧電素子の加工を不要とし
た。下部電極はステンレスから取り、上部電極をポリイ
ミドをベース絶縁層として用いてメッキ法で銅配線を形
成、その後カバー層のポリイミドをパターン化した。最
後に折り曲げ部分のステンレスを塩化第二鉄溶液でエッ
チング除去した。測定はＬＣＲメータを用いてＬ（イン
ダクタンス）、Ｃ（キャパシタンス）、Ｚ（インピーダ
ンス）を周波数１ＫＨｚで測定した。以下の表３に結果
を示す。

【０２５４】

【表３】

【０２５５】以上の結果より、折り曲げ後も折り曲げ前
と同様な電気特性が得られ三次元的な立体配線構造が可
能であることが確認できた。また、折り曲げ後の歩留ま
りを比較した場合、多少であるが基板であるステンレス
の折り曲げ部分を除去した場合、良好な結果が得られ
た。

【０２５６】（実施例１８）図２２Ｃ１、Ｃ２で示す配
線構造を作成し、プレス法を用いた折り曲げ加工をする
前とした後で圧電素子の電気的な特性がどのように変化
するかを検討した。圧電素子の構成はTi/Pt/PLT/PZT/Pt
である。圧電素子はステンレス上に成膜した。成膜には
メタルマスクを用いて、圧電素子の加工を不要とした。
下部電極はステンレスから取り、上部電極をポリイミド
をベース絶縁層として用いてメッキ法で銅配線を形成、
その後カバー層のポリイミドをパターン化した。測定は
ＬＣＲメータを用いてＬ（インダクタンス）、Ｃ（キャ
パシタンス）、Ｚ（インピーダンス）を周波数１ＫＨｚ
で測定した。以下の表４に結果を示す。

【０２５７】

【表４】

【０２５８】以上の結果より、折り曲げ後も折り曲げ前
と同様な電気特性が得られ三次元的な立体配線構造が可
能であることが確認できた。

【０２５９】（実施例１９）図２２Ｄ１、Ｄ２で示す配
線構造を作成し、プレス法を用いた折り曲げ加工をする
前とした後で圧電素子の電気的な特性がどのように変化
するかを検討した。圧電素子の構成はTi/Pt/PLT/PZT/Pt
である。圧電素子はステンレス上に成膜した。成膜には
メタルマスクを用いて、圧電素子の加工を不要とした。
下部電極はステンレスから取り、上部電極をポリイミド
をベース絶縁層として用いてメッキ法で銅配線を形成、
その後カバー層のポリイミドをパターン化した。最後に
折り曲げ部分のステンレスを塩化第二鉄溶液でエッチン
グ除去した。測定はＬＣＲメータを用いてＬ（インダク
タンス）、Ｃ（キャパシタンス）、Ｚ（インピーダン
ス）を周波数１ＫＨｚで測定した。以下の表５に結果を
示す。

【０２６０】

【表５】

【０２６１】以上の結果より、折り曲げ後も折り曲げ前
と同様な電気特性が得られ三次元的な立体配線構造が可
能であることが確認できた。また、折り曲げ後の歩留ま
りを比較した場合、多少であるが基板であるステンレス
の折り曲げ部分を除去した場合、良好な結果が得られ
た。

【０２６２】（実施例２０）図２３Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、
Ｄ１で示す配線構造を作成し、プレス法を用いた折り曲
げ加工をする前とした後で圧電素子の電気的な特性がど
のように変化するかを検討した。圧電素子の構成はTi/P
t/PLT/PZT/Ptである。圧電素子はステンレス上に成膜し
た。成膜にはメタルマスクを用いて、圧電素子の加工を
不要とした。ステンレス上には絶縁層としてポリイミド
を形成し、下部電極、上部電極をポリイミドをベース絶
縁層として用いてメッキ法で銅配線を形成、その後カバ
ー層のポリイミドをパターン化して上部電極側にそれぞ
れの電極を取り出した。プレス法による折り曲げ加工
は、折り曲げ部分のステンレスを塩化第二鉄溶液でエッ
チング除去したものとそうでないものを作成した。測定
はＬＣＲメータを用いてＬ（インダクタンス）、Ｃ（キ
ャパシタンス）、Ｚ（インピーダンス）を周波数１ＫＨ
ｚで測定した。以下の表６〜９に結果を示す。

【０２６３】

【表６】

【０２６４】

【表７】

【０２６５】

【表８】

【０２６６】

【表９】

【０２６７】以上の結果から、図２３Ａ１〜図２３Ｄ１
に示す構造においてプレス法による折り曲げ加工の前後
で電気特性が殆ど変化しないという良好な結果が得られ
た。よって合成樹脂による配線構造を用いることで、三
次元的な立体配線構造を実現可能である。

【０２６８】

【発明の効果】本発明によれば、圧電素子を接着剤を用
いることなく素子化することができ、さらに素子の微細
化、自由な設計が可能である。また、従来の圧電素子と
比較して格段に変位を得ることができる。特に磁気ヘッ
ドなどのアクチュエータとして応用した場合、高精度に
制御可能なアクチュエータと情報記録再生装置を実現す
ることができる。また、共振周波数が低く高速制御が困
難な場合に小型化が必要となるが、小型化しても変位／
電圧（効率）を効率よく取り出すことができる。また、
薄膜化することで消費電力も下げることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】Ａ〜Ｄは、本発明の実施の形態１のアクチュ
エータ機構の基本的な構成を示す断面説明図。

【図１Ｂ】Ｅ〜Ｇは、本発明の実施の形態１のアクチュ
エータ機構の基本的な構成を示す断面説明図。

【図２】Ａ〜Ｃは、本発明の実施の形態１のアクチュエ
ータの動作を示す断面説明図。

【図３】Ａ〜Ｆは、本発明の実施の形態２のメタルマス
クなしの場合の圧電素子の成膜法を示し、Ｇ〜Ｌは同メ
タルマスク有りの場合の成膜法を示す断面説明図。

【図４】Ａ〜Ｆは、本発明の実施の形態２のメタルマス
クなしの場合のアクチュエータの製造法を示し、Ｇ〜Ｉ
は同メタルマスク有りの場合の製造法を示す断面説明
図。

【図５】Ａ〜Ｆは、本発明の実施の形態２のメタルマス
クなしの場合のアクチュエータの製造法を示し、Ｇ〜Ｉ
は同メタルマスク有りの場合の製造法を示す断面説明
図。

【図６】Ａ〜Ｄは、本発明の実施の形態２のメタルマス
クなしの場合のアクチュエータの製造法を示し、Ｅ〜Ｇ
は同メタルマスク有りの場合の製造法を示す断面説明
図。

【図７】Ａ〜Ｄは、本発明の実施の形態２のメタルマス
クなしの場合のアクチュエータの製造法を示し、Ｅ〜Ｇ
は同メタルマスク有りの場合の製造法を示す断面説明
図。

【図８】Ａ〜Ｆは、本発明の実施の形態２のメタルマス
クなしの場合のアクチュエータの製造法を示し、Ｇ〜Ｊ
は同メタルマスク有りの場合の製造法を示す断面説明
図。

【図９】Ａ〜Ｅは、本発明の実施の形態２の加工基板を
使用しない場合のアクチュエータの製造法を示す断面説
明図。

【図１０】Ａ〜Ｄは、本発明の実施の形態２の加工基板
を使用しない場合のアクチュエータの製造法を示す断面
説明図。

【図１１】Ａ〜Ｅは、本発明の実施の形態２の加工基板
を使用しない場合のアクチュエータの製造法を示す断面
説明図。

【図１２】本発明の実施の形態３のアクチュエータ機構
の基本的な構成を示す組み立て図。

【図１３】Ａは本発明の実施の形態３のアクチュエータ
部の駆動素子とディスク面との位置関係を示す断面図で
あり、Ｂは同アクチュエータ部の駆動素子とディスク面
と垂直な面が成す角度を表す図。Ｃは本発明の実施例１
のアクチュエータの変位の測定データを示す図。

【図１４】Ａ〜Ｂは、本発明の実施の形態３のアクチュ
エータの動作を表す図。

【図１５】Ａは、本発明の実施の形態３のアクチュエー
タをハードディスクに応用した場合の構成図であり、Ｂ
はＡの丸部分の部分拡大図である。

【図１６】Ａは、本発明の実施の形態３のアクチュエー
タをハードディスクに応用した場合の構成図であり、Ｂ
はＡの丸部分の部分拡大図である。

【図１７】Ａは、本発明の実施の形態３のアクチュエー
タをハードディスクに応用した場合の構成図であり、Ｂ
はＡの丸部分の部分拡大図である。

【図１８】本発明の実施の形態３のアクチュエータに拘
束緩和手段を入れた場合の説明図。

【図１９】本発明の実施の形態３のアクチュエータに支
点を設けた場合の構成を示す説明図。

【図２０】本発明の実施の形態４のアクチュエータの構
成を示す斜視図。

【図２１】Ａ〜Ｄは、本発明の実施の形態４のアクチュ
エータの動作を示す説明図。

【図２２】Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１は、本発明の実施
の形態５の圧電式アクチュエータの配線構造を示す斜視
図であり、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２及びＤ２は同断面図。

【図２３】Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１は、本発明の実施
例２０の圧電式アクチュエータの配線構造を示す斜視図
であり、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２及びＤ２は同断面図。

【図２４】従来のアクチュエータを表す説明図。

【符号の説明】

１圧電薄膜２ａ下部電極２ｂ上部電極３圧電素子４，１２合成樹脂５固定部６引き出し線７スルーホール８動作させる対象物９チタニウム（Ｔｉ）１０下地層（ＰＬＴ）１１メタルマスク１３ヘッド素子１４スライダー１５，２５サスペンション１６ベースプレート１７支点１８駆動素子（微小駆動素子）１９ディスク面２０拘束緩和手段２１ディスク面に垂直な面２２マウント部２３プレーナー型ピエゾ素子２４ヒンジ４０基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｕ 41/22 ＺＦターム(参考） 5D042 LA01 MA15 5D059 AA01 BA01 CA18 DA19 DA26 DA31 EA08 5D096 NN03 NN07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】形状保持板と、前記形状保持板上に一体化
して配置された圧電部材と、前記圧電部材を挟み込むよ
うに形成された一対の電極とを備えたアクチュエータで
あって、前記形状保持板が合成樹脂であることを特徴と
するアクチュエータ。
【請求項２】圧電部材を厚み１．０〜５．０μｍの範囲
の薄膜で形成し、前記圧電部材の厚み方向のたわみを利
用して駆動させる請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】合成樹脂が厚み１．０〜１０．０μｍの範
囲のフォトレジストである請求項１に記載のアクチュエ
ータ。
【請求項４】合成樹脂が、ポリイミド樹脂を含むポジ型
感光性樹脂及びポリベンゾオキサゾール樹脂から選ばれ
る少なくとも一つの樹脂である請求項１に記載のアクチ
ュエータ。
【請求項５】合成樹脂を電気絶縁層として用いる請求項
１に記載のアクチュエータ。
【請求項６】合成樹脂が、アクチュエータの駆動に用い
る駆動線または信号を送る信号線の電気絶縁層である請
求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項７】前記アクチュータの駆動線をアクチュエー
タを形成する面に対して、少なくとも１つ以上屈曲部を
有して引き出す請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項８】前記駆動線が形成される基板の少なくとも
一部分がエッチングで除去されている請求項７に記載の
アクチュエータ。
【請求項９】前記駆動線は少なくとも電気絶縁層の合成
樹脂、銅及びカバー層の合成樹脂からなる請求項７に記
載のアクチュエータ。
【請求項１０】前記駆動線は主成分が銅で形成され、そ
の表面を合成樹脂が電気絶縁層として被覆されている請
求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】主成分が銅の駆動線はメッキによって形
成される請求項１０に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】合成樹脂の下にさらに基板を備え、前記
合成樹脂は形状保持板及び圧電部材を保護する保護層と
して用いられる請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】合成樹脂に機械的な強度を高めるために
補強材を付加した請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】形状保持板と圧電部材との一体化が、圧
電部材の表面に形状保持板となる樹脂を塗布し焼き付け
による一体化である請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１５】形状保持板と、前記形状保持板上に一体
化して配置された圧電部材と、前記圧電部材を挟み込む
ように形成された一対の電極とを備え、前記形状保持板
が合成樹脂であるアクチュエータを用い、さらに、ヘッ
ドを搭載するスライダーと、前記スライダーを介してヘ
ッドを支持するヘッド支持機構と、前記ヘッド支持機構
を介してヘッドによるトラッキングするトラッキング手
段を有し、前記ヘッド支持機構が前記アクチュエータを
備え、このアクチュエータを駆動することにより、前記
ヘッドを微小に変位させることを特徴とする情報記録再
生装置。
【請求項１６】アクチュエータの駆動方向がディスク面
に対して主に平行方向である請求項１５に記載の情報記
録再生装置。
【請求項１７】形状保持板と、前記形状保持板上に一体
化して配置された圧電部材と、前記圧電部材を挟み込む
ように形成された一対の電極とを備え、前記形状保持板
が合成樹脂であるアクチュエータの製造方法であって、アクチュエータ形状に加工した基板に対して薄膜処理に
より下部電極を形成し、圧電薄膜を形成し、上部電極を形成し、次に合成樹脂からなる形状保持板を形成することを特徴
とするアクチュエータの製造方法。
【請求項１８】前記アクチュエータを形成する基材の少
なくとも一部分を合成樹脂で置き換えた請求項１７に記
載のアクチュエータの製造方法。
【請求項１９】圧電薄膜の成膜時に基板に直接成膜する
請求項１７に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項２０】合成樹脂を基板にスピンナー法、ロール
法及び浸漬法から選ばれる少なくとも一つの方法で塗布
する請求項１７に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項２１】合成樹脂を塗布した後、焼き付け、形状
保持板と圧電部材とを一体化形成する請求項１７に記載
のアクチュエータの製造方法。
【請求項２２】合成樹脂を塗布した後、基板の厚みをエ
ッチングによって薄くするかまたは部分的に取り除く請
求項１７に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項２３】合成樹脂をエッチングパターンとして基
板をエッチングする請求項１７に記載のアクチュエータ
の製造方法。
【請求項２４】形状保持板と、前記形状保持板上に一体
化して配置された圧電部材と、前記圧電部材を挟み込む
ように形成された一対の電極とを備え、前記形状保持板
が合成樹脂であるアクチュエータの製造方法であって、
基板に対して薄膜処理により下部電極を形成し、その
後、圧電薄膜を形成し、さらに上部電極を形成した後、
基板、下部電極、圧電薄膜及び上部電極をアクチュエー
タ形状に加工し、次に合成樹脂からなる形状保持板を形
成することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項２５】前記アクチュエータを形成する基材の少
なくとも一部分を合成樹脂で置き換えた請求項２４に記
載のアクチュエータの製造方法。
【請求項２６】圧電薄膜の成膜時に基板に直接成膜する
請求項２４に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項２７】合成樹脂を基板にスピンナー法、ロール
法、浸漬法から選ばれる少なくとも一つの方法で塗布す
る請求項２４に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項２８】合成樹脂を塗布した後、焼き付け、形状
保持板と圧電部材とを一体化形成する請求項２４に記載
のアクチュエータの製造方法。
【請求項２９】合成樹脂を塗布した後、基板の厚みをエ
ッチングによって薄くするかまたは取り除く請求項２４
に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項３０】合成樹脂をエッチングパターンとして基
板をエッチングする請求項２４に記載のアクチュエータ
の製造方法。
【請求項３１】形状保持板と、前記形状保持板上に一体
化して配置された圧電部材と、前記圧電部材を挟み込む
ように形成された一対の電極とを備え、前記形状保持板
が合成樹脂であるアクチュエータであって、基板に下部
電極、圧電薄膜及び上部電極を成膜した後、リソグラフ
ィー技術を用いてアクチュエータ形状に加工し、前記下
部電極、圧電薄膜及び上部電極を合成樹脂で形成された
パターンに転写することを特徴とするアクチュエータの
製造方法。
【請求項３２】圧電薄膜の成膜時に基板に直接成膜する
請求項３１に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項３３】合成樹脂を基板にスピンナー法、ロール
法、浸漬法から選ばれる少なくとも一つの方法で塗布す
る請求項３１に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項３４】合成樹脂を塗布した後、焼き付け、形状
保持板と圧電部材とを一体化形成する請求項３１に記載
のアクチュエータの製造方法。
【請求項３５】合成樹脂を塗布した後、基板の厚みをエ
ッチングによって薄くするかまたは取り除く請求項３１
に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項３６】合成樹脂をエッチングパターンとして基
板をエッチングする請求項３１に記載のアクチュエータ
の製造方法。